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JP2022018485A - Method for forming resist underlayer film and pattern forming method - Google Patents

Method for forming resist underlayer film and pattern forming method Download PDF

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JP2022018485A
JP2022018485A JP2020121612A JP2020121612A JP2022018485A JP 2022018485 A JP2022018485 A JP 2022018485A JP 2020121612 A JP2020121612 A JP 2020121612A JP 2020121612 A JP2020121612 A JP 2020121612A JP 2022018485 A JP2022018485 A JP 2022018485A
Authority
JP
Japan
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group
formula
carbon atoms
underlayer film
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP2020121612A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
淳矢 堀内
Atsuya Horiuchi
高史 牧野嶋
Takashi Makinoshima
雅敏 越後
Masatoshi Echigo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

【課題】耐エッチング性などの性能において優れた性能を有するレジスト下層膜等を提供する。
【解決手段】
芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する工程と、
塗布された前記組成物を50℃~300℃で加熱する予備熱処理工程と、
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、
を含む、レジスト下層膜の形成方法。
【選択図】なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist underlayer film or the like having excellent performance such as etching resistance.
SOLUTION:
A step of applying a composition containing a material for forming a resist underlayer film selected from the group consisting of an aromatic compound or a resin thereof onto a substrate, and a step of applying the composition.
A preheat treatment step of heating the applied composition at 50 ° C to 300 ° C, and
After the preheat treatment step, a heat treatment step of heating at a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 800 ° C. in an inert gas atmosphere having an oxygen concentration of less than 5%
A method for forming a resist underlayer film, including.
[Selection diagram] None

Description

本発明は、レジスト下層膜の形成方法及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a resist underlayer film and a method for forming a pattern.

近年、半導体素子の高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、用いられる光源に対して如何により微細かつ高精度なパターン加工を行うかについて種々の技術開発が行われている。 In recent years, with the increasing integration and speed of semiconductor devices, miniaturization of pattern rules has been required. In lithography using optical exposure, which is currently used as a general-purpose technology, the light source used is used. Various technological developments have been made on how to perform fine and high-precision pattern processing.

レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源として、集積度の低い部分では水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられている。一方、集積度が高く微細化が必要な部分ではより短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)やArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィーも実用化されており、更に微細化が必要な最先端世代では極端紫外線(EUV、13.5nm)によるリソグラフィーも実用化が近づいている。 As a light source for lithography used when forming a resist pattern, light exposure using a mercury lamp g-line (436 nm) or i-line (365 nm) as a light source is widely used in a portion having a low degree of integration. On the other hand, lithography using a shorter wavelength KrF excimer laser (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm) has also been put into practical use in areas where the degree of integration is high and miniaturization is required, and the cutting-edge generation that requires further miniaturization. Then, lithography using extreme ultraviolet (EUV, 13.5 nm) is approaching practical use.

このようにレジストパターンの細線化が進むと、典型的なレジストパターン形成方法として用いられる単層レジスト法では、パターン線幅に対するパターンの高さの比(アスペクト比)が大きくなり、現像時に現像液の表面張力によりパターン倒れを起こすことは良く知られている。そこで、段差基板上に高アスペクト比のパターンを形成するにはドライエッチング特性の異なる膜を積層させてパターンを形成する多層レジスト法が優れることが知られており、ケイ素含有感光性ポリマーによるフォトレジスト層と、炭素と水素及び酸素を主構成元素とする有機系ポリマー、例えばノボラック系ポリマーによる下層を組み合わせた2層レジスト法(例えば、特許文献1参照)や、単層レジスト法に用いられる有機系感光性ポリマーによるフォトレジスト層とケイ素系ポリマーあるいはケイ素系CVD膜による中間層と有機系ポリマーによる下層を組み合わせた3層レジスト法(例えば、特許文献2参照)が開発されてきている。 As the resist pattern becomes thinner in this way, in the single-layer resist method used as a typical resist pattern forming method, the ratio of the height of the pattern to the pattern line width (aspect ratio) increases, and the developer during development It is well known that the surface tension of the pattern causes the pattern to collapse. Therefore, in order to form a pattern with a high aspect ratio on a stepped substrate, it is known that a multilayer resist method in which films having different dry etching characteristics are laminated to form a pattern is excellent, and a photoresist using a silicon-containing photosensitive polymer is known to be excellent. A two-layer resist method (see, for example, Patent Document 1) in which a layer is combined with an organic polymer containing carbon, hydrogen, and oxygen as main constituent elements, for example, a lower layer made of a novolak polymer, or an organic system used in a single-layer resist method. A three-layer resist method (see, for example, Patent Document 2) in which a photoresist layer made of a photosensitive polymer and an intermediate layer made of a silicon-based polymer or a silicon-based CVD film and a lower layer made of an organic polymer are combined has been developed.

この3層レジスト法では、まず、フルオロカーボン系のドライエッチングガスを用いてフォトレジスト層のパターンをケイ素含有の中間層にパターン転写した後、そのパターンをマスクとして、酸素含有ガスによって炭素及び水素を主構成元素とする有機下層膜にドライエッチングでパターン転写して、これをマスクとして被加工基板上にドライエッチングでパターン形成を行う。しかしながら、20nm世代以降の半導体素子製造プロセスでは、この有機下層膜パターンをハードマスクとして被加工基板にドライエッチングでパターン転写すると、当該下層膜パターンでよれたり曲がったりする現象が見られている。 In this three-layer resist method, first, a pattern of the photoresist layer is transferred to a silicon-containing intermediate layer using a fluorocarbon-based dry etching gas, and then the pattern is used as a mask and carbon and hydrogen are mainly used by the oxygen-containing gas. The pattern is transferred to the organic underlayer film as a constituent element by dry etching, and the pattern is formed on the substrate to be processed by dry etching using this as a mask. However, in the semiconductor device manufacturing process of the 20 nm generation or later, when the organic underlayer film pattern is transferred to the substrate to be processed by dry etching using this organic underlayer film pattern as a hard mask, a phenomenon is observed in which the underlayer film pattern is twisted or bent.

被加工基板直上に形成されるカーボンハードマスクとしては、メタンガス、エタンガス、アセチレンガス等を原料としてCVD法で作成したアモルファスカーボン(以後CVD-C)膜が一般である。このCVD-C膜では、膜中の水素原子を極めて少なくすることが出来、上記のようなパターンのよれや曲りに対して非常に有効であることが知られているが、下地の被加工基板に段差がある場合、CVDプロセスの特性上このような段差をフラットに埋め込むことが困難であることも知られている。そのため、段差のある被加工基板をCVD-C膜で埋め込んだ後、フォトレジストでパターニングすると、被加工基板の段差の影響でフォトレジストの塗布面に段差が発生し、そのためフォトレジストの膜厚が不均一になり、結果としてリソグラフィー時の焦点裕度やパターン形状が劣化する。 As the carbon hard mask formed directly on the substrate to be processed, an amorphous carbon (hereinafter CVD-C) film prepared by a CVD method using methane gas, ethane gas, acetylene gas or the like as raw materials is generally used. It is known that this CVD-C film can extremely reduce the number of hydrogen atoms in the film and is very effective against the above-mentioned pattern twisting and bending, but it is a substrate to be processed as a base. It is also known that when there is a step in the surface, it is difficult to embed such a step flat due to the characteristics of the CVD process. Therefore, when a substrate to be processed with a step is embedded with a CVD-C film and then patterned with a photoresist, a step is generated on the coated surface of the photoresist due to the influence of the step on the substrate to be processed, and therefore the thickness of the photoresist increases. It becomes non-uniform, and as a result, the focal margin and the pattern shape at the time of lithography deteriorate.

一方、被加工基板直上に形成されるカーボンハードマスクとしての下層膜をスピンコート塗布法によって形成した場合、段差基板の段差を平坦に埋め込むことができる長所があることが知られている。この下層膜材料で当該基板を平坦化すると、その上に成膜するケイ素含有中間層やフォトレジストの膜厚変動が抑えられ、リソグラフィーの焦点裕度を拡大することができ、正常なパターンを形成できる。 On the other hand, it is known that when the underlayer film as a carbon hard mask formed directly on the substrate to be processed is formed by the spin coating method, there is an advantage that the step of the stepped substrate can be embedded flat. When the substrate is flattened with this underlayer film material, fluctuations in the film thickness of the silicon-containing intermediate layer and photoresist formed on the substrate are suppressed, the focal margin of lithography can be expanded, and a normal pattern is formed. can.

そこで、被加工基板のドライエッチング加工を行う際にエッチング耐性が高く、被加工基板上に高い平坦性を持つ膜の形成が可能なスピンコート塗布法によって形成できる下層膜材料及び下層膜を形成するための方法が求められている。 Therefore, an underlayer material and an underlayer film that can be formed by a spin coating coating method that has high etching resistance and can form a film having high flatness on the substrate to be processed are formed when the substrate to be processed is dry-etched. There is a need for a way to do this.

一般に、レジスト下層膜には炭素含量の大きい材料が用いられる。このように炭素含量の大きい材料をレジスト下層膜に用いると、基板加工時のエッチング耐性が向上し、その結果、より正確なパターン転写が可能となる。このようなレジスト下層膜としては、熱硬化フェノールノボラック樹脂がよく知られている(例えば、特許文献1参照)。また、アセナフチレン系の重合体を含有するレジスト下層膜形成用組成物により形成されたレジスト下層膜が良好な特性を示すことが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Generally, a material having a large carbon content is used for the resist underlayer film. When such a material having a high carbon content is used for the resist underlayer film, the etching resistance during substrate processing is improved, and as a result, more accurate pattern transfer becomes possible. As such a resist underlayer film, a thermosetting phenol novolac resin is well known (see, for example, Patent Document 1). Further, it is known that a resist underlayer film formed of a resist underlayer film forming composition containing an acenaphthylene-based polymer exhibits good properties (see, for example, Patent Document 2).

特開2000-143937号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-143937 特開2001-40293号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-40293

エッチングパターンの更なる微細化に伴い、レジスト下層膜のエッチング耐性不足によるパターン転写の不具合が問題となっており、さらなるエッチング耐性の向上が求められている。このように近年求められる水準に鑑みれば、特許文献1及び2に記載の技術によって得られる下層膜は、フルオロカーボン系のガスを用いる場合のエッチング耐性(以下、単に「エッチング耐性」という。)において未だ改善の余地がある。 With the further miniaturization of the etching pattern, there is a problem of pattern transfer due to insufficient etching resistance of the resist underlayer film, and further improvement of etching resistance is required. In view of the standards required in recent years, the underlayer film obtained by the techniques described in Patent Documents 1 and 2 still has an etching resistance (hereinafter, simply referred to as "etching resistance") when a fluorocarbon-based gas is used. There is room for improvement.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、エッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができるレジスト下層膜の形成方法及びパターン形成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a method for forming a resist underlayer film and a method for forming a pattern, which can form a resist underlayer film having excellent etching resistance.

本発明者らは、上記事情に鑑みて、本発明者は鋭意研究を行なったところ、特定の予備熱処理と後続する熱処理を実施することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In view of the above circumstances, the present inventors have conducted diligent research and found that the above problems can be solved by carrying out a specific preliminary heat treatment and a subsequent heat treatment, and to complete the present invention. I arrived.

すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
[1]
芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する工程と、
塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、
を含む、レジスト下層膜の形成方法。
[2]
前記予備熱処理工程において、酸素濃度5%未満の不活性ガス雰囲気下で前記組成物を加熱する、[1]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[3]
前記芳香族化合物が、下記式(1A)で表される化合物である、及び/又は、前記樹脂が、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂である、[1]又は[2]に記載のレジスト下層膜の形成方法。

Figure 2022018485000001
(式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、Raは炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、Rbは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、mは各々独立して0~9の整数であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
Figure 2022018485000002
(式(2A)中、X、Ra、Rb、n及びpは、前記式(1A)において説明したものと同義であり、Rcは単結合又は炭素数1~40のアルキレン基であり、m2は各々独立して0~8の整数である。ここで、Rbのうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
[4]
前記樹脂が、式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を含む、[1]又は[2]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000003
(式(1B)中、Aはベンゼン環又は縮合環を表す。さらに、R0は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R0の少なくとも1つは水酸基であり、mは0~9の整数である。)
[5]
前記式(1A)で表される化合物が、下記式(1)で表される化合物である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000004
(式(1)中、X、m、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、R2は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
[6]
前記式(1)で表される化合物が、下記式(1-1)で表される化合物である、[5]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000005
(式(1-1)中、Zは酸素原子又は硫黄原子であり、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
[7]
前記式(1-1)で表される化合物が、下記式(1-2)で表される化合物である、[6]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000006
(式(1-2)中、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
[8]
前記式(1-2)で表される化合物が、下記式(1-3)で表される化合物である、[7]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000007
(式(1-3)中、R1、p及びnは、前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子又はチオール基であり、m4は、各々独立して0~8の整数であり、qは、各々独立して0~8の整数である。ここで、すべてのqが同時に0となることはない。)
[9]
前記式(1-3)で表される化合物が、下記式(1-4)で表される化合物である、[8]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000008
(式(1-4)中、R1、p及びnは上記式(1)で説明したものと同義であり、R4は上記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′は、各々独立して0~7の整数である。)
[10]
前記式(1-4)で表される化合物が、下記式(1-5)で表される化合物である、[9]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000009
(上記式(1-5)中、R1は前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は前記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′′は各々独立して、0~5の整数である。)
[11]
前記式(1A)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000010
(式(3)中、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。)
[12]
前記式(3)で表される化合物が、下記式(3-1)で表される化合物である、[11]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000011
(式(3-1)中、R1、R5、R6及びnは、前記式(3)において説明したものと同義であり、m5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。)
[13]
前記式(3-1)で表される化合物が、下記式(3-2)で表される化合物である、[12]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000012
(式(3-2)中、R1は前記式(3)で説明したものと同義であり、R7及びR8は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m7及びm8は各々独立して0~7の整数である。)
[14]
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2)で表される構造を有する樹脂である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000013
(式(2)中、X、R1、R2、n及びpは前記式(1)において説明したものと同義であり、R3は前記式(2A)におけるRcと同義であり、m2は前記式(2A)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
[15]
前記式(2)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2-1)で表される構造を有する樹脂である、[14]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000014
(式(2-1)中、Zは前記式(1-1)で説明したものと同義であり、R1、R2、R3、m2、p及びnは前記式(2)において説明したものと同義であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0になることはない。)
[16]
前記式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されている、[14]又は[15]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[17]
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(4)で表される構造を有する樹脂である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000015
(式(4)中、R1、p及びnは、上記式(2A)で説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。R3は前記式(2A)におけるRcと同義である。)
[18]
前記式(4)で示される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されている、[17]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[19]
前記RA又はR1が、RA-RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6~30のアリール基である、[3],[5]~[18]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法。
[20]
前記式(1B)中のAが、縮合環である、[4]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[21]
前記樹脂が、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有する、[1]~[20]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法。
[22]
前記架橋反応性のある化合物が、アルデヒド類又はケトン類である、[21]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[23]
前記樹脂の重量平均分子量が1000~100000である、[1]~[22]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法。
[24]
[1]~[23]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法により、前記基板上に前記レジスト下層膜を形成する工程と、
珪素原子を含有する中間層形成用組成物を前記レジスト下層膜上に塗布し、ベークすることにより珪素含有中間層を形成する工程と、
前記珪素含有中間層上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、フルオロカーボンを含むガスを用いて前記珪素含有中間層をドライエッチングする工程と、
を含む、パターン形成方法。 That is, the present invention includes the following aspects.
[1]
A step of applying a composition containing a material for forming a resist underlayer film selected from the group consisting of an aromatic compound or a resin thereof onto a substrate, and a step of applying the composition.
A preheat treatment step of heating the applied composition at 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and
After the preheat treatment step, a heat treatment step of heating at a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 800 ° C. in an inert gas atmosphere having an oxygen concentration of less than 5%
A method for forming a resist underlayer film, including.
[2]
The method for forming a resist underlayer film according to [1], wherein the composition is heated in the atmosphere of an inert gas having an oxygen concentration of less than 5% in the preheat treatment step.
[3]
The aromatic compound is a compound represented by the following formula (1A), and / or the resin is a resin having a structure represented by the following formula (2A), [1] or [2]. The method for forming a resist underlayer film according to the above.
Figure 2022018485000001
(In the formula (1A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond or no cross-linking, R a is a 2n-valent group or a single bond having 1 to 40 carbon atoms, and R b is independent of each other. An alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent. An alkenyl group, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. m is an independently integer of 0 to 9, n is an integer of 1 to 4, and p is an independently of an integer of 0 to 2. where at least one of R b is a hydroxyl group and It is a group containing one selected from thiol groups, and not all m becomes 0 at the same time.)
Figure 2022018485000002
(In the formula (2A), X, R a , R b , n and p are synonymous with those described in the above formula (1A), and R c is a single bond or an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms. , M 2 are independently integers from 0 to 8. Here, at least one of R b is a group containing at least one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 2 are simultaneously. It will never be 0.)
[4]
The resin is a polycyclic polyphenol resin having a repeating unit derived from an aromatic hydroxy compound represented by the formula (1B), and the repeating units are linked by a direct bond between the aromatic rings. The method for forming a resist underlayer film according to [1] or [2], which comprises a polyphenol resin.
Figure 2022018485000003
(In the formula (1B), A represents a benzene ring or a condensed ring. Further, R 0 independently has an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms and a substituent which may have a substituent. An aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may be present, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. It is an alkoxy group, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a group, where at least one of R 0 is a hydroxyl group and m is an integer of 0 to 9. .)
[5]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the compound represented by the formula (1A) is a compound represented by the following formula (1).
Figure 2022018485000004
(In the formula (1), X, m, n and p are synonymous with those described in the above formula (1A), R 1 is synonymous with R a in the above formula (1A), and R 2 is independent of each other. An alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. At least one of R 2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are zero at the same time.)
[6]
The method for forming a resist underlayer film according to [5], wherein the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the following formula (1-1).
Figure 2022018485000005
(In the formula (1-1), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and R 1 , R 2 , m, p and n are synonymous with those described in the above formula (1). Here, R 2 is used. At least one of them is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m becomes 0 at the same time.)
[7]
The method for forming a resist underlayer film according to [6], wherein the compound represented by the formula (1-1) is a compound represented by the following formula (1-2).
Figure 2022018485000006
(In the formula (1-2), R 1 , R 2 , m, p and n are synonymous with those described in the above formula (1). Here, at least one of R 2 is a hydroxyl group or a thiol group. Yes, not all m's are 0 at the same time.)
[8]
The method for forming a resist underlayer film according to [7], wherein the compound represented by the formula (1-2) is a compound represented by the following formula (1-3).
Figure 2022018485000007
(In the formula (1-3), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (1), and R 4 is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms and the number of carbon atoms, respectively. It is an aryl group of 6 to 40, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom or a thiol group, and m 4 is independent of each other. It is an integer of 0 to 8, and q is an integer of 0 to 8 independently. Here, not all qs are 0 at the same time.)
[9]
The method for forming a resist underlayer film according to [8], wherein the compound represented by the formula (1-3) is a compound represented by the following formula (1-4).
Figure 2022018485000008
(In the formula (1-4), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (1), and R 4 is synonymous with the one described in the above formula (1-3). 4 ′ is an integer of 0 to 7 independently.)
[10]
The method for forming a resist underlayer film according to [9], wherein the compound represented by the formula (1-4) is a compound represented by the following formula (1-5).
Figure 2022018485000009
(In the above formula (1-5), R 1 is synonymous with the one described in the above formula (1), and R 4 is synonymous with the one described in the above formula (1-3), m 4 ″. Are independently integers from 0 to 5.)
[11]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the compound represented by the formula (1A) is a compound represented by the following formula (3).
Figure 2022018485000010
(In the formula (3), R 1 is synonymous with R a in the formula (1A), n and p are synonymous with those described in the formula (1A), and R 5 and R 6 are independent of each other. It is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group, and m 5 is Each is an independently integer from 0 to 8, and m 6 is an independent integer from 0 to 9. where at least one selected from R 5 and R 6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group. It is a species, and not all m 5 and m 6 are 0 at the same time.)
[12]
The method for forming a resist underlayer film according to [11], wherein the compound represented by the formula (3) is a compound represented by the following formula (3-1).
Figure 2022018485000011
(In Eq. (3-1), R 1 , R 5 , R 6 and n are synonymous with those described in Eq. (3), and m 5'is an integer of 0 to 4 independently. , M 6'are independently integers from 0 to 5. where at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from hydroxyl and thiol groups, all m 5'and. m 6'cannot be 0 at the same time.)
[13]
The method for forming a resist underlayer film according to [12], wherein the compound represented by the formula (3-1) is a compound represented by the following formula (3-2).
Figure 2022018485000012
(In the formula (3-2), R 1 has the same meaning as that described in the above formula (3), and R 7 and R 8 are independently alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms and 6 to 40 carbon atoms, respectively. Aryl group, alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, halogen atom, thiol group or hydroxyl group, and m 7 and m 8 are independent of each other. It is an integer from 0 to 7.)
[14]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the resin having the structure represented by the formula (2A) is the resin having the structure represented by the following formula (2).
Figure 2022018485000013
(In the formula (2), X, R 1 , R 2 , n and p are synonymous with those described in the above formula (1), R 3 is synonymous with R c in the above formula (2A), and m. 2 is synonymous with that described in the above formula (2A). Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 2 are not 0 at the same time. .)
[15]
The method for forming a resist underlayer film according to [14], wherein the resin having the structure represented by the formula (2) is a resin having the structure represented by the following formula (2-1).
Figure 2022018485000014
(In the formula (2-1), Z has the same meaning as that described in the above formula (1-1), and R 1 , R 2 , R 3 , m 2 , p and n are described in the above formula (2). Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 2 become 0 at the same time.)
[16]
In the resin having the structure represented by the formula (2) or (2-1), R 3 is a single bond, and the aromatic rings are directly bonded to each other by the R 3 [14] or [ 15] The method for forming a resist underlayer film.
[17]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the resin having the structure represented by the formula (2A) is the resin having the structure represented by the following formula (4).
Figure 2022018485000015
(In the formula (4), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (2A), and R 5 and R 6 are independently alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms and carbon atoms, respectively. It is an aryl group of 6 to 40, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group, and m 5 is an independently integer of 0 to 8. m 6 is an independently integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 5 and m 6 are selected. It does not become 0 at the same time. R 3 is synonymous with R c in the above equation (2A).)
[18]
The method for forming a resist underlayer film according to [17], wherein in the resin having the structure represented by the formula (4), R 3 is a single bond and the aromatic rings are directly bonded to each other by the R 3 . ..
[19]
The RA or R 1 is a group represented by RA - RB, where the RA is a methine group, and the RB may have a substituent and has 6 carbon atoms. The method for forming a resist underlayer film according to any one of [3], [5] to [18], which is an aryl group of up to 30.
[20]
The method for forming a resist underlayer film according to [4], wherein A in the formula (1B) is a condensed ring.
[21]
The method for forming a resist underlayer film according to any one of [1] to [20], wherein the resin further has a modified portion derived from a crosslink-reactive compound.
[22]
The method for forming a resist underlayer film according to [21], wherein the crosslinkable compound is an aldehyde or a ketone.
[23]
The method for forming a resist underlayer film according to any one of [1] to [22], wherein the resin has a weight average molecular weight of 1000 to 100,000.
[24]
The step of forming the resist underlayer film on the substrate by the method for forming the resist underlayer film according to any one of [1] to [23], and the step of forming the resist underlayer film.
A step of applying a composition for forming an intermediate layer containing a silicon atom onto the resist underlayer film and baking the composition to form a silicon-containing intermediate layer.
The step of forming a resist film on the silicon-containing intermediate layer and
A step of forming a resist pattern by at least exposing and developing the resist film.
A step of dry etching the silicon-containing intermediate layer using a gas containing fluorocarbon using the resist pattern as a mask.
A pattern forming method including.

本発明によれば、耐エッチング性などの性能において優れた性能を有するレジスト下層膜等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resist underlayer film or the like having excellent performance such as etching resistance.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be appropriately modified and carried out within the scope of the gist thereof.

<レジスト下層膜の形成方法>
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法は、芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する工程と、塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、を含む。このように構成されているため、本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法によれば、耐エッチング性などの性能において優れた性能を有するレジスト下層膜等を提供することができる。なお、レジスト下層膜のエッチング耐性が不足すると、例えば、酸化膜、窒化膜などの基板をエッチングする際、レジスト下層膜のマスク耐性不足による転写寸法変動が起こる。すなわち、上述のエッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができれば、形状の良好なパターンを形成することができる。したがって、本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法によれば、パターンのさらなる微細化が進む半導体デバイスの多層レジストプロセスを用いたパターン形成に好適に使用することができる。
以下、本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料についてさらに具体的に説明する。
<Method of forming resist underlayer film>
The method for forming a resist underlayer film according to the present embodiment includes a step of applying a composition containing a resist underlayer film forming material selected from the group consisting of an aromatic compound or a resin thereof onto a substrate, and the applied composition. A preheat treatment step of heating an object at 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and a heat treatment step of heating the material at a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 800 ° C. in an inert gas atmosphere having an oxygen concentration of less than 5% after the preliminary heat treatment step. ,including. Since it is configured in this way, according to the method for forming a resist underlayer film according to the present embodiment, it is possible to provide a resist underlayer film or the like having excellent performance such as etching resistance. If the etching resistance of the resist underlayer film is insufficient, for example, when etching a substrate such as an oxide film or a nitride film, transfer size fluctuation occurs due to insufficient mask resistance of the resist underlayer film. That is, if the resist underlayer film having excellent etching resistance can be formed, a pattern having a good shape can be formed. Therefore, according to the method for forming a resist underlayer film according to the present embodiment, it can be suitably used for pattern formation using a multilayer resist process of a semiconductor device in which the pattern is further miniaturized.
Hereinafter, the material for forming a resist underlayer film in the present embodiment will be described in more detail.

[レジスト下層膜形成用材料]
本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料は、芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるものであり、すなわち、少なくとも1つの芳香環単位を有するものである。
[Material for forming a resist underlayer film]
The material for forming a resist underlayer film in the present embodiment is selected from the group consisting of aromatic compounds or resins thereof, that is, has at least one aromatic ring unit.

(芳香族化合物)
本実施形態における芳香族化合物は、芳香環を有し、レジスト下層膜形成用材料に適用し得るものであれば特に限定されない。以下、本実施形態における芳香族化合物について詳述する。
(Aromatic compound)
The aromatic compound in the present embodiment is not particularly limited as long as it has an aromatic ring and can be applied to a material for forming a resist underlayer film. Hereinafter, the aromatic compound in this embodiment will be described in detail.

(式(1A)で表される化合物)
本実施形態における芳香族化合物は、下記式(1A)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000016
(式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、Raは炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、Rbは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、mは各々独立して0~9の整数であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基であり、すべてのmが同時に0となることはない。) (Compound represented by the formula (1A))
The aromatic compound in this embodiment is preferably a compound represented by the following formula (1A).
Figure 2022018485000016
(In the formula (1A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond or no cross-linking, R a is a 2n-valent group or a single bond having 1 to 40 carbon atoms, and R b is independent of each other. An alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent. An alkenyl group, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. m is an independently integer of 0 to 9, n is an integer of 1 to 4, and p is an independently of an integer of 0 to 2. where at least one of R b is a hydroxyl group and It is a group containing one selected from thiol groups, and not all m becomes 0 at the same time.)

本明細書中において「置換」とは別段定義がない限り、官能基中の一つ以上の水素原子が、置換基で置換されることを意味する。「置換基」としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、チオール基、複素環基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数1~30のアルコキシル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数1~30のアシル基、炭素数0~30のアミノ基、が挙げられる。
また、「アルキル基」とは、別段定義がない限り、直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、及び環状脂肪族炭化水素基を包含する。
Unless otherwise defined in the specification, "substitution" means that one or more hydrogen atoms in a functional group are substituted with a substituent. The "substituent" is not particularly limited, but is, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, a thiol group, a heterocyclic group, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. Examples thereof include an aryl group, an alkoxyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, an acyl group having 1 to 30 carbon atoms, and an amino group having 0 to 30 carbon atoms. Be done.
Further, the "alkyl group" includes a linear aliphatic hydrocarbon group, a branched aliphatic hydrocarbon group, and a cyclic aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined.

式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であることを示す。本実施形態において、Xは酸素原子又は無架橋であることが好ましい。
aは炭素数1~40の2n価の基又は単結合である。炭素数1~40の2n価の基とは、例えば、n=1のときには、炭素数1~40のアルキレン基、n=2のときには、炭素数1~40のアルカンテトライル基、n=3のときには、炭素数2~40のアルカンヘキサイル基、n=4のときには、炭素数3~40のアルカンオクタイル基のことを示す。該2n価の基としては、例えば、2n+1価の炭化水素基と、直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基又は脂環式炭化水素基とが結合した基等が挙げられる。ここで、脂環式炭化水素基については、有橋脂環式炭化水素基も含まれる。
2n+1価の炭化水素基としては、以下に限定されないが、例えば、3価のメチン基、エチン基等が挙げられる。
また、前記2n価の炭化水素基は、二重結合、ヘテロ原子及び/又は炭素数6~39のアリール基を有していてもよい。なお、R1はフルオレンやベンゾフルオレン等のフルオレン骨格を有する化合物に由来する基を含んでいてもよい。
また、該2n価の基はハロゲン基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、アルコキシ基、チオール基又は炭素数6~40の芳香族基を含んでいてもよい。さらに、該2n価の基はエーテル結合、ケトン結合、エステル結合又は二重結合を含んでいてもよい。
2n価の基に含まれ得る置換基であって、直鎖状の炭化水素基及び分岐状炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、無置換のメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘ
キシル基、n-ドデシル基、バレル基等が挙げられる。
2n価の基に含まれ得る置換基であって、脂環式炭化水素基および炭素数6~39の芳香族基としては、特に限定されないが、例えば、無置換のフェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、アントラシル基、ピレニル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基、ジシクロペンチル基、トリシクロデシル基、アダマンチル基、フェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロドデカンジイル基、ジシクロペンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基、アダマンタンジイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ビフェニルトリイル基、アントラセントリイル基、ピレントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロドデカントリイル基、ジシクロペンタントリイル基、トリシクロデカントリイル基、アダマンタントリイル基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ビフェニルテトライル基、アントラセンテトライル基、ピレンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、ジシクロペンタンテトライル基、トリシクロデカンテトライル基、アダマンタンテトライル基等が挙げられる。
bは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基である。ここで、前記アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれであってもよい。
ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基である。
炭素数1~40のアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基
、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ドデシル基、バレル基等が挙げられる。
炭素数6~40のアリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、アントラシル基、ピレニル基、ペリレン基等が挙げられる。
炭素数2~40のアルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、エチニル基、プロペニル基、ブチニル基、ペンチニル基等が挙げられる。
炭素数2~40のアルキニル基としては、以下に限定されないが、例えば、等が挙げられる。アセチレン基、エチニル基等が挙げられる。
炭素数1~40のアルコキシ基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、以下に限定されないが、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
mは各々独立して0~9の整数である。ここで、すべてのmが同時に0となることはない。
nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。
In formula (1A), X indicates an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond or no crosslink. In this embodiment, X is preferably an oxygen atom or no crosslink.
Ra is a 2n-valent group or a single bond having 1 to 40 carbon atoms. The 2n-valent group having 1 to 40 carbon atoms is, for example, an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms when n = 1, an alkanetetrayl group having 1 to 40 carbon atoms when n = 2, and n = 3 When, it indicates an alkanehexayl group having 2 to 40 carbon atoms, and when n = 4, it indicates an alkaneoctayl group having 3 to 40 carbon atoms. Examples of the 2n-valent group include a group in which a 2n + 1-valent hydrocarbon group is bonded to a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group, or an alicyclic hydrocarbon group. Here, as for the alicyclic hydrocarbon group, the Aribashi alicyclic hydrocarbon group is also included.
Examples of the 2n + 1-valent hydrocarbon group include, but are not limited to, a trivalent methine group and an ethine group.
Further, the 2n-valent hydrocarbon group may have a double bond, a heteroatom and / or an aryl group having 6 to 39 carbon atoms. In addition, R 1 may contain a group derived from a compound having a fluorene skeleton such as fluorene and benzofluorene.
Further, the 2n-valent group may contain a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a thiol group or an aromatic group having 6 to 40 carbon atoms. Further, the 2n-valent group may contain an ether bond, a ketone bond, an ester bond or a double bond.
The substituent which can be contained in the 2n-valent group and is not particularly limited as a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group, for example, an unsubstituted methyl group, an ethyl group and an n-propyl group. , I-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-dodecyl group, barrel group and the like.
The substituent which can be contained in the 2n-valent group and is not particularly limited as an alicyclic hydrocarbon group and an aromatic group having 6 to 39 carbon atoms is, for example, an unsubstituted phenyl group, a naphthalene group and a biphenyl. Group, anthracyl group, pyrenyl group, cyclohexyl group, cyclododecyl group, dicyclopentyl group, tricyclodecyl group, adamantyl group, phenylene group, naphthalenediyl group, biphenyldiyl group, anthracendiyl group, pyrenedyl group, cyclohexanediyl group, cyclo Dodecandyl group, dicyclopentanediyl group, tricyclodecandyl group, adamantandiyl group, benzenetriyl group, naphthalentryyl group, biphenyltriyl group, anthracentlyyl group, pyrentryyl group, cyclohexanetriyl group, cyclododecane Triyl group, dicyclopentanetriyl group, tricyclodecantryyl group, adamantantriyl group, benzenetetrayl group, naphthalenetetrayl group, biphenyltetrayl group, anthracentetrayl group, pyrenetetrayl group, cyclohexanetetra Examples thereof include an yl group, a cyclododecanetetrayl group, a dicyclopentanetetrayl group, a tricyclodecanetetrayl group, an adamantantetrayl group and the like.
Each of R b independently has an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. It may be an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. Here, the alkyl group may be linear, branched or cyclic.
Here, at least one of R b is a group containing one selected from a hydroxyl group and a thiol group.
The alkyl group having 1 to 40 carbon atoms is not limited to the following, but for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, and the like. Examples thereof include an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-dodecyl group and a barrel group.
Examples of the aryl group having 6 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, a phenyl group, a naphthalene group, a biphenyl group, an anthracyl group, a pyrenyl group, a perylene group and the like.
Examples of the alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, an ethynyl group, a propenyl group, a butynyl group, a pentynyl group and the like.
Examples of the alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, alkynyl groups having 2 to 40 carbon atoms. Examples thereof include an acetylene group and an ethynyl group.
The alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms is not limited to the following, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a pentoxy group.
Examples of the halogen atom include, but are not limited to, fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
m is an integer of 0 to 9 independently. Here, not all m are 0 at the same time.
n is an integer of 1 to 4, and p is an integer of 0 to 2 independently.

本実施形態において、製造のし易さの観点から、式(1A)で表される化合物は、下記式(1)で表される化合物が好ましい。

Figure 2022018485000017
(式(1)中、X、m、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、R2は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。) In the present embodiment, from the viewpoint of ease of production, the compound represented by the formula (1A) is preferably the compound represented by the following formula (1).
Figure 2022018485000017
(In the formula (1), X, m, n and p are synonymous with those described in the above formula (1A), R 1 is synonymous with R a in the above formula (1A), and R 2 is independent of each other. An alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. At least one of R 2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are zero at the same time.)

本実施形態において、前記式(1)で表される化合物は、耐熱性の観点から下記式(1-1)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000018
(式(1-1)中、Zは酸素原子又は硫黄原子であり、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmが同時に0となることはない。) In the present embodiment, the compound represented by the formula (1) is preferably a compound represented by the following formula (1-1) from the viewpoint of heat resistance.
Figure 2022018485000018
(In the formula (1-1), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and R 1 , R 2 , m, p and n are synonymous with those described in the above formula (1). Here, R 2 is used. At least one of them is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m becomes 0 at the same time.)

また、上記式(1-1)で表される化合物は、原料供給性の観点から下記式(1-2)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000019
(式(1-2)中、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。) Further, the compound represented by the above formula (1-1) is preferably a compound represented by the following formula (1-2) from the viewpoint of raw material supply.
Figure 2022018485000019
(In the formula (1-2), R 1 , R 2 , m, p and n are synonymous with those described in the above formula (1). Here, at least one of R 2 is a hydroxyl group or a thiol group. Yes, not all m's are 0 at the same time.)

さらに、前記式(1-2)で表される化合物は、熱硬化特性及び溶解安定性の観点から下記式(1-3)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000020
(式(1-3)中、R1、p及びnは、前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子又はチオール基であり、m4は、各々独立して0~8の整数であり、qは、各々独立して0~8の整数である。ここで、すべてのqが同時に0となることはない。) Further, the compound represented by the formula (1-2) is preferably a compound represented by the following formula (1-3) from the viewpoint of thermosetting properties and dissolution stability.
Figure 2022018485000020
(In the formula (1-3), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (1), and R 4 is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms and the number of carbon atoms, respectively. It is an aryl group of 6 to 40, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom or a thiol group, and m 4 is independent of each other. It is an integer of 0 to 8, and q is an integer of 0 to 8 independently. Here, not all qs are 0 at the same time.)

さらに、前記式(1-3)で表される化合物は、耐熱性及び溶解安定性の観点から下記式(1-4)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000021
(式(1-4)中、R1、p及びnは上記式(1)で説明したものと同義であり、R4は上記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′は、各々独立して0~7の整数である。) Further, the compound represented by the formula (1-3) is preferably a compound represented by the following formula (1-4) from the viewpoint of heat resistance and dissolution stability.
Figure 2022018485000021
(In the formula (1-4), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (1), and R 4 is synonymous with the one described in the above formula (1-3). 4 ′ is an integer of 0 to 7 independently.)

さらに、前記式(1-4)で表される化合物は、原料入手性及び製造のし易さの観点から下記式(1-5)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000022
(上記式(1-5)中、R1は前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は前記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′′は各々独立して、0~5の整数である。) Further, the compound represented by the formula (1-4) is preferably a compound represented by the following formula (1-5) from the viewpoint of raw material availability and ease of production.
Figure 2022018485000022
(In the above formula (1-5), R 1 is synonymous with the one described in the above formula (1), and R 4 is synonymous with the one described in the above formula (1-3), m 4 ″. Are independently integers from 0 to 5.)

また、前記式(1A)で表される化合物は、溶解性向上の観点から下記式(3)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000023
(式(3)中、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。) Further, the compound represented by the formula (1A) is preferably a compound represented by the following formula (3) from the viewpoint of improving solubility.
Figure 2022018485000023
(In the formula (3), R 1 is synonymous with R a in the formula (1A), n and p are synonymous with those described in the formula (1A), and R 5 and R 6 are independent of each other. It is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group, and m 5 is Each is an independently integer from 0 to 8, and m 6 is an independent integer from 0 to 9. where at least one selected from R 5 and R 6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group. It is a species, and not all m 5 and m 6 are 0 at the same time.)

前記式(3)で表される化合物は、原料入手性の観点から下記式(3-1)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000024
(式(3-1)中、R1、R5、R6及びnは、前記式(3)において説明したものと同義であり、m5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。) The compound represented by the formula (3) is preferably a compound represented by the following formula (3-1) from the viewpoint of availability of raw materials.
Figure 2022018485000024
(In Eq. (3-1), R 1 , R 5 , R 6 and n are synonymous with those described in Eq. (3), and m 5'is an integer of 0 to 4 independently. , M 6'are independently integers from 0 to 5. where at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from hydroxyl and thiol groups, all m 5'and. m 6'cannot be 0 at the same time.)

前記式(3-1)で表される化合物は、原料入手性及び製造のし易さの観点から下記式(3-2)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2022018485000025
(式(3-2)中、R1は前記式(3)で説明したものと同義であり、R7及びR8は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m7及びm8は各々独立して0~7の整数である。) The compound represented by the formula (3-1) is preferably a compound represented by the following formula (3-2) from the viewpoint of raw material availability and ease of production.
Figure 2022018485000025
(In the formula (3-2), R 1 has the same meaning as that described in the above formula (3), and R 7 and R 8 are independently alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms and 6 to 40 carbon atoms, respectively. Aryl group, alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, halogen atom, thiol group or hydroxyl group, and m 7 and m 8 are independent of each other. It is an integer from 0 to 7.)

前記式(1)で表される化合物の具体例を、以下に例示するが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of the compound represented by the formula (1) are illustrated below, but are not limited to those listed here.

Figure 2022018485000026
Figure 2022018485000026

前記式中、R2及びXは、上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1). m'is an integer from 0 to 7. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m'are set to 0 at the same time.

Figure 2022018485000027
Figure 2022018485000027

Figure 2022018485000028
Figure 2022018485000028

Figure 2022018485000029
Figure 2022018485000029

上記式中、R2及びXは上記式(1)で説明したものと同義である。
m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。
In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1).
m'is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m ′ and m ″ do not become 0 at the same time.

Figure 2022018485000030
Figure 2022018485000030

上記式中、R2、X及びm´は、上記で説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above equation, R 2 , X and m'have the same meaning as described above. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m'are set to 0 at the same time.

Figure 2022018485000031
Figure 2022018485000031

Figure 2022018485000032
Figure 2022018485000032

Figure 2022018485000033
Figure 2022018485000033

上記式中、R2及びXは上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。 In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1). m'is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m ′ and m ″ do not become 0 at the same time.

Figure 2022018485000034
Figure 2022018485000034

前記式中、R2及びXは、上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1). m'is an integer from 0 to 7. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m'are set to 0 at the same time.

Figure 2022018485000035
Figure 2022018485000035
Figure 2022018485000036
Figure 2022018485000036

上記式中、R2及びXは上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。 In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1). m'is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m ′ and m ″ do not become 0 at the same time.

Figure 2022018485000037
Figure 2022018485000037

前記式中、R2及びXは、前記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1). m'is an integer from 0 to 7. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m'are set to 0 at the same time.

Figure 2022018485000038
Figure 2022018485000038

Figure 2022018485000039
Figure 2022018485000039

前記式中、R2及びXは前記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。 In the above formula, R 2 and X have the same meaning as those described in the above formula (1). m'is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m ′ and m ″ do not become 0 at the same time.

以下に、上記式(3)で表される化合物の具体例を例示するが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of the compound represented by the above formula (3) are shown below, but are not limited to those listed here.

Figure 2022018485000040
Figure 2022018485000040

Figure 2022018485000041
Figure 2022018485000041

Figure 2022018485000042
Figure 2022018485000042

Figure 2022018485000043
Figure 2022018485000043

Figure 2022018485000044
Figure 2022018485000044

前記化合物中、R5及びR6は前記式(3)で説明したものと同義である。
11は0~6の整数であり、m12は0~7の整数である。
ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm11及びm12が同時に0となることはない。
Among the compounds, R 5 and R 6 have the same meaning as those described in the above formula (3).
m 11 is an integer of 0 to 6, and m 12 is an integer of 0 to 7.
Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 11 and m 12 do not become 0 at the same time.

Figure 2022018485000045
Figure 2022018485000045
Figure 2022018485000046
Figure 2022018485000046

Figure 2022018485000047
Figure 2022018485000047

Figure 2022018485000048
Figure 2022018485000048

前記化合物中、R5及びR6は前記式(3)で説明したものと同義である。
5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。
ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。
Among the compounds, R 5 and R 6 have the same meaning as those described in the above formula (3).
m 5'is an integer of 0 to 4 independently, and m 6'is an integer of 0 to 5 independently.
Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 5'and m 6'are set to 0 at the same time.

Figure 2022018485000049
Figure 2022018485000049

Figure 2022018485000050
Figure 2022018485000050

Figure 2022018485000051
Figure 2022018485000051

前記化合物中、R5及びR6は上記式(3)で説明したものと同義である。m11は0~6の整数であり、m12は0~7の整数である。
ここで、R11及びR12から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm11及びm12が同時に0となることはない。
Among the compounds, R 5 and R 6 have the same meaning as those described by the above formula (3). m 11 is an integer of 0 to 6, and m 12 is an integer of 0 to 7.
Here, at least one selected from R 11 and R 12 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 11 and m 12 become 0 at the same time.

Figure 2022018485000052
Figure 2022018485000052
Figure 2022018485000053
Figure 2022018485000053

前記化合物中、R5及びR6は、前記式(1)で説明したものと同義である。
5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。
ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。
Among the compounds, R 5 and R 6 have the same meaning as those described in the above formula (1).
m 5'is an integer of 0 to 4 independently, and m 6'is an integer of 0 to 5 independently.
Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 5'and m 6'are set to 0 at the same time.

Figure 2022018485000054
Figure 2022018485000054
Figure 2022018485000055
Figure 2022018485000055
Figure 2022018485000056
Figure 2022018485000056
Figure 2022018485000057
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Figure 2022018485000058
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Figure 2022018485000059
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Figure 2022018485000060
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Figure 2022018485000061
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Figure 2022018485000062
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Figure 2022018485000063
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Figure 2022018485000064
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Figure 2022018485000065
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Figure 2022018485000066
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Figure 2022018485000067
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Figure 2022018485000068
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Figure 2022018485000069
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Figure 2022018485000070
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Figure 2022018485000071
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Figure 2022018485000072
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Figure 2022018485000073
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Figure 2022018485000074
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Figure 2022018485000075
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Figure 2022018485000076
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Figure 2022018485000078
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Figure 2022018485000079
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Figure 2022018485000080
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Figure 2022018485000081
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Figure 2022018485000082
Figure 2022018485000082

(式(1A)で表される化合物の調製方法)
本実施形態における、式(1A)で表される化合物は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。該化合物は、例えば、国際公開2013/024779号や国際公開2015/137486号に記載されている方法等によって製造することができる。該文献には、ナフトール類やビフェノール類等と、アルデヒド類やケトン類とを酸触媒下にて反応させる方法等が記載されている。
(Method for preparing the compound represented by the formula (1A))
The compound represented by the formula (1A) in the present embodiment can be appropriately synthesized by applying a known method, and the synthesis method is not particularly limited. The compound can be produced, for example, by the methods described in International Publication No. 2013/024779 and International Publication No. 2015/137486. The document describes a method for reacting naphthols, biphenols and the like with aldehydes and ketones under an acid catalyst.

(樹脂)
本実施形態における樹脂は、本実施形態における芳香族化合物に由来する樹脂であれば特に限定されない。以下、本実施形態における樹脂について詳述する。
(resin)
The resin in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a resin derived from the aromatic compound in the present embodiment. Hereinafter, the resin in this embodiment will be described in detail.

(式(2A)で表される構造を有する樹脂)
本実施形態における樹脂は、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂であることが好ましい。

Figure 2022018485000083
(式(2A)中、X、Ra、Rb、n及びpは、前記式(1A)において説明したものと同義であり、Rcは単結合又は炭素数1~40のアルキレン基であり、m2は各々独立して0~8の整数である。ここで、Rbのうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのm2が同時に0となることはない。) (Resin having a structure represented by the formula (2A))
The resin in this embodiment is preferably a resin having a structure represented by the following formula (2A).
Figure 2022018485000083
(In the formula (2A), X, R a , R b , n and p are synonymous with those described in the above formula (1A), and R c is a single bond or an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms. , M 2 are independently integers from 0 to 8. Here, at least one of R b is a group containing at least one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 2 are simultaneously. It will never be 0.)

前記式(2A)で表される構造を有する樹脂は、製造のし易さの観点から下記式(2)で表される構造を有する樹脂であることが好ましい。

Figure 2022018485000084
(式(2)中、X、R1、R2、n及びpは前記式(1)において説明したものと同義であり、R3は前記式(2A)におけるRcと同義であり、m2は前記式(2A)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。) The resin having the structure represented by the formula (2A) is preferably a resin having the structure represented by the following formula (2) from the viewpoint of ease of production.
Figure 2022018485000084
(In the formula (2), X, R 1 , R 2 , n and p are synonymous with those described in the above formula (1), R 3 is synonymous with R c in the above formula (2A), and m. 2 is synonymous with that described in the above formula (2A). Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 2 are not 0 at the same time. .)

前記式(2)で表される構造を有する樹脂は、耐熱性向上の観点から下記式(2-1)で表される構造を有する樹脂であることが好ましい。

Figure 2022018485000085
The resin having the structure represented by the formula (2) is preferably a resin having the structure represented by the following formula (2-1) from the viewpoint of improving heat resistance.
Figure 2022018485000085

前記式(2-1)中、Zは前記式(1-1)で説明したものと同義であり、酸素原子又は硫黄原子であることを示す。
1、R2、R3、m2、p及びnは前記式(2)で説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。
In the above formula (2-1), Z has the same meaning as that described in the above formula (1-1), and indicates that it is an oxygen atom or a sulfur atom.
R 1 , R 2 , R 3 , m 2 , p and n are synonymous with those described in the above equation (2). Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 2 become 0 at the same time.

本実施形態においては、前記式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されていることが好ましい。このように、芳香環同士が直接結合で連結されている構造を有する樹脂を、本明細書では、「多環ポリフェノール樹脂」ともいう。すなわち、式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂が、多環ポリフェノール樹脂であることが好ましい。 In the present embodiment, in the resin having the structure represented by the formula (2) or (2-1), R 3 is a single bond, and the aromatic rings are directly bonded to each other by the R 3 . Is preferable. Such a resin having a structure in which aromatic rings are directly connected by a direct bond is also referred to as a "polycyclic polyphenol resin" in the present specification. That is, the resin having the structure represented by the formula (2) or (2-1) is preferably a polycyclic polyphenol resin.

また、前記式(2A)で表される構造を有する樹脂は、溶解安定性の観点から下記式(4)で表される構造を有することが好ましい。

Figure 2022018485000086
(式(4)中、R1、p及びnは、上記式(2A)で説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。R3は前記式(2A)におけるRcと同義である。) Further, the resin having the structure represented by the above formula (2A) preferably has the structure represented by the following formula (4) from the viewpoint of dissolution stability.
Figure 2022018485000086
(In the formula (4), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (2A), and R 5 and R 6 are independently alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms and carbon atoms, respectively. It is an aryl group of 6 to 40, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group, and m 5 is an independently integer of 0 to 8. m 6 is an independently integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 5 and m 6 are selected. It does not become 0 at the same time. R 3 is synonymous with R c in the above equation (2A).)

本実施形態においては、前記式(4)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されていることが好ましい。すなわち、式(4)で表される構造を有する樹脂が、多環ポリフェノール樹脂であることが好ましい。 In the present embodiment, in the resin having the structure represented by the formula (4), it is preferable that R 3 is a single bond and the aromatic rings are directly bonded to each other by the R 3 . That is, the resin having the structure represented by the formula (4) is preferably a polycyclic polyphenol resin.

[式(2A)で表される構造を有する樹脂の調製方法]
本実施形態において使用される、式(2A)で表される構造を有する樹脂は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。該樹脂は、例えば、国際公開2013/024779号公報や国際公開2015/137486号公報に記載されている方法等によって製造することができる。該文献には、ナフトール類やビフェノール類等と、アルデヒド類やケトン類とを酸触媒下にて反応させて得られた化合物を架橋反応性のある化合物と反応させ、オリゴマー化又はポリマー化する方法が記載されている。
[Method for preparing a resin having a structure represented by the formula (2A)]
The resin having the structure represented by the formula (2A) used in the present embodiment can be appropriately synthesized by applying a known method, and the synthesis method is not particularly limited. The resin can be produced, for example, by the methods described in International Publication No. 2013/024779 and International Publication No. 2015/137486. The document describes a method for reacting a compound obtained by reacting naphthols, biphenols and the like with aldehydes and ketones under an acid catalyst with a crosslinkable compound to form an oligomer or a polymer. Is described.

本実施形態において、式(1A)、式(2A)、式(1)、式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)、式(1-5)、式(3)、式(3-1)、式(3-2)、式(2)、式(2-1)及び式(4)中のRA又はR1は、アリール基を含む炭素数1~40の2n価の基である、又はフルオレン骨格を有する基であってもよい。
本実施形態において、式(1A)、式(2A)、式(1)、式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)、式(1-5)、式(3)、式(3-1)、式(3-2)、式(2)、式(2-1)及び式(4)中のRA又はR1が、RA-RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6~30のアリール基であることが好ましい。
上記の炭素数が6~30のアリール基としては、以下に限定されないが、例えば、ベンゼン環に由来する基であってもよいし、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、クリセン、ピレン、トリフェニレン、コランニュレン、コロネン、オバレン等の種々公知の縮合環に由来する基であってもよい。
また、フルオレン骨格を有する基としては、例えば、フルオレン、ベンゾフルオレン及びジベンゾフルオレン等に由来する2n価の基が挙げられる。
In the present embodiment, the formula (1A), the formula (2A), the formula (1), the formula (1-1), the formula (1-2), the formula (1-3), the formula (1-4), the formula ( 1-5), formula (3), formula (3-1), formula (3-2), formula (2), formula (2-1) and RA or R 1 in formula (4) are aryl. It may be a 2n-valent group having 1 to 40 carbon atoms including a group, or a group having a fluorene skeleton.
In the present embodiment, the formula (1A), the formula (2A), the formula (1), the formula (1-1), the formula (1-2), the formula (1-3), the formula (1-4), the formula ( 1-5), the formula (3), the formula (3-1), the formula (3-2), the formula (2), the formula (2-1) and the RA or R 1 in the formula (4) are R. A group represented by A - RB, wherein the RA is a methine group, and the RB may have a substituent and is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. preferable.
The above-mentioned aryl group having 6 to 30 carbon atoms is not limited to the following, but may be, for example, a group derived from a benzene ring, naphthalene, anthracene, naphthalene, pentacene, benzopyrene, chrysene, pyrene, triphenylene. , Corannulene, coronene, ovalene and the like may be a group derived from various known fused rings.
Examples of the group having a fluorene skeleton include 2n-valent groups derived from fluorene, benzofluorene, dibenzofluorene and the like.

[式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂]
本実施形態における樹脂としては、式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を用いることもできる。

Figure 2022018485000087
(式(1B)中、Aはベンゼン環又は縮合環を表す。さらに、R0は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R0の少なくとも1つは水酸基であり、mは0~9の整数である。) [Polycyclic polyphenol resin having a repeating unit derived from an aromatic hydroxy compound represented by the formula (1B)]
The resin in the present embodiment is a polycyclic polyphenol resin having a repeating unit derived from an aromatic hydroxy compound represented by the formula (1B), and the repeating units are linked by a direct bond between the aromatic rings. It is also possible to use a polycyclic polyphenol resin.
Figure 2022018485000087
(In the formula (1B), A represents a benzene ring or a condensed ring. Further, R 0 independently has an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms and a substituent which may have a substituent. An aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may be present, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. It is an alkoxy group, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a group, where at least one of R 0 is a hydroxyl group and m is an integer of 0 to 9. .)

また、前記式(1B)中のAとしては、特に限定されないが、例えば、ベンゼン環であってもよいし、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、クリセン、ピレン、トリフェニレン、コランニュレン、コロネン及びオバレン等の種々公知の縮合環であってもよい。本実施形態において、Aが、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、クリセン、ピレン、トリフェニレン、コランニュレン、コロネン及びオバレン等の種々の縮合環であることが耐熱性の観点から好ましい。また、Aが、ナフタレン、アントラセンであることが、ArF露光で使用する波長193nmにおけるn値、k値が低く、パターンの転写性に優れる傾向にあることから好ましい。
また、上記Aは、上記した芳香族炭化水素環の他、ピリジン、ピロール、ピリダジン、チオフェン、イミダゾール、フラン、ピラゾール、オキサゾール、トリアゾール、チアゾールまたはこれらのベンゾ縮環体などのヘテロ環が挙げられる。
The A in the formula (1B) is not particularly limited, but may be, for example, a benzene ring, naphthalene, anthracene, naphthalene, pentacene, benzopyrene, chrysene, pyrene, triphenylene, corannulene, coronene and ovalene. It may be various known fused rings such as. In the present embodiment, it is preferable that A is various fused rings such as naphthalene, anthracene, naphthalene, pentacene, benzopyrene, chrysene, pyrene, triphenylene, corannulene, coronene and ovalene from the viewpoint of heat resistance. Further, it is preferable that A is naphthalene or anthracene because the n-value and k-value at a wavelength of 193 nm used in ArF exposure tend to be low and the pattern transferability tends to be excellent.
In addition to the above-mentioned aromatic hydrocarbon ring, the above-mentioned A includes heterocycles such as pyridine, pyrrole, pyridazine, thiophene, imidazole, furan, pyrazole, oxazole, triazole, thiazole, or benzo-condensed rings thereof.

本実施形態において、前記式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の好ましい例としては、下記式(1B’)及び式(1B’’)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が挙げられる。

Figure 2022018485000088
(式(1B’)中、R0、m及びpは、それぞれ、式(1A)におけるRb、m及びpと同義である。また、式(1B’’)中、R0は式(1A)におけるRbと同義であり、m0は0~4の整数であり、全てのm0が同時に0になることはない。) In the present embodiment, preferred examples of the aromatic hydroxy compound represented by the formula (1B) include aromatic hydroxy compounds represented by the following formulas (1B') and (1B'').
Figure 2022018485000088
(In the formula (1B'), R 0 , m and p are synonymous with R b , m and p in the formula (1A), respectively. In the formula (1B''), R 0 is the formula (1A). ) Is synonymous with R b , m 0 is an integer from 0 to 4, and not all m 0s become 0 at the same time.)

前記式(1B’)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を、以下に示すが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of the aromatic hydroxy compound represented by the above formula (1B') are shown below, but are not limited to those listed here.

Figure 2022018485000089
Figure 2022018485000089

前記式(B-1)中、n0は0~4の整数であり、前記式(B-2)中、n0は0~6の整数であり、前記式(B-3)~(B-4)中、n0は0~8の整数である。 In the formula (B-1), n 0 is an integer of 0 to 4, and in the formula (B-2), n 0 is an integer of 0 to 6, and the formulas (B-3) to (B). In -4), n 0 is an integer from 0 to 8.

前記式(B-1)~(B-4)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の中でも、エッチング耐性の向上の観点から(B-3)~(B-4)で表されるものが好ましい。また、光学特性の観点からは(B-2)~(B-3)で表されるものが好ましい。さらに、平坦性の観点からは(B-1)~(B-2)及び(B-4)で表されるものが好ましく、(B-4)で表されるものがより好ましい。
耐熱性の観点からは、フェノール性水酸基を有する芳香環のいずれか一つの炭素原子が芳香環同士の直接結合に関与することが好ましい。
Among the aromatic hydroxy compounds represented by the formulas (B-1) to (B-4), those represented by (B-3) to (B-4) are preferable from the viewpoint of improving the etching resistance. Further, from the viewpoint of optical characteristics, those represented by (B-2) to (B-3) are preferable. Further, from the viewpoint of flatness, those represented by (B-1) to (B-2) and (B-4) are preferable, and those represented by (B-4) are more preferable.
From the viewpoint of heat resistance, it is preferable that any one carbon atom of the aromatic ring having a phenolic hydroxyl group participates in the direct bond between the aromatic rings.

前記式(1B’’)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を、以下に示すが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of the aromatic hydroxy compound represented by the above formula (1B ″) are shown below, but are not limited to those listed here.

Figure 2022018485000090
Figure 2022018485000090

上記の他にも、さらなるエッチング耐性向上の観点から式(1B)の具体例として、下記B-5で表される芳香族ヒドロキシ化合物を使用することもできる。

Figure 2022018485000091
(式(B-5)中、n1は0~8の整数である。) In addition to the above, an aromatic hydroxy compound represented by the following B-5 can also be used as a specific example of the formula (1B) from the viewpoint of further improving the etching resistance.
Figure 2022018485000091
(In equation (B-5), n 1 is an integer from 0 to 8.)

なお、本実施形態においては、上記式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物を本実施形態における芳香族化合物として使用することもできる。 In the present embodiment, the aromatic hydroxy compound represented by the above formula (1B) can also be used as the aromatic compound in the present embodiment.

本実施形態における樹脂は、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有していてもよい。すなわち、前述した構造を有する本実施形態における樹脂は、架橋反応性のある化合物との反応によって得られる変性部分を有していてもよい。このような変性樹脂も、耐熱性、耐エッチング性に優れており、半導体用のコーティング剤、レジスト用材料、半導体下層膜形成材料として使用可能である。 The resin in the present embodiment may further have a modified moiety derived from a cross-linking reactive compound. That is, the resin in the present embodiment having the above-mentioned structure may have a modified portion obtained by reaction with a compound having a cross-linking reactivity. Such modified resins also have excellent heat resistance and etching resistance, and can be used as coating agents for semiconductors, resist materials, and semiconductor underlayer film forming materials.

架橋反応性のある化合物としては、以下に限定されないが、例えば、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、カルボン酸ハライド類、ハロゲン含有化合物、アミノ化合物、イミノ化合物、イソシアネート化合物、不飽和炭化水素基含有化合物等が挙げられる。これらは単独で用いることもできるし適宜複数を併用することもできる。 The cross-linking reactive compound is not limited to the following, and includes, for example, aldehydes, ketones, carboxylic acids, carboxylic acid halides, halogen-containing compounds, amino compounds, imino compounds, isocyanate compounds, and unsaturated hydrocarbon groups. Examples include compounds. These can be used alone or in combination of two as appropriate.

本実施形態において、架橋反応性のある化合物は、アルデヒド類又はケトン類であることが好ましい。特に、前述した構造を有する本実施形態における樹脂に対して、アルデヒド類又はケトン類とを、触媒の存在下で重縮合反応させることによって得られる多環ポリフェノール樹脂であることが好ましい。例えば、常圧下、必要に応じて加圧下において、所望とする構造に対応するアルデヒド類又はケトン類とを触媒下にてさらに重縮合反応させることによって、ノボラック型の多環ポリフェノール樹脂を得ることができる。 In the present embodiment, the cross-linking reactive compound is preferably an aldehyde or a ketone. In particular, it is preferably a polycyclic polyphenol resin obtained by polycondensing reaction of aldehydes or ketones with the resin in the present embodiment having the above-mentioned structure in the presence of a catalyst. For example, a novolak-type polyphenolic polyphenol resin can be obtained by further polycondensing with aldehydes or ketones corresponding to a desired structure under normal pressure and, if necessary, under pressure under a catalyst. can.

前記アルデヒド類としては、例えば、メチルベンズアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド、トリメチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、プロピルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ペンタベンズアルデヒド、ブチルメチルベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、ジヒドロキシベンズアルデヒド、フロロメチルベンズアルデヒド等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、メチルベンズアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド、トリメチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、プロピルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ペンタベンズアルデヒド、ブチルメチルベンズアルデヒド等を用いることが、高い耐熱性を与える観点から好ましい。 Examples of the aldehydes include methylbenzaldehyde, dimethylbenzaldehyde, trimethylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, propylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, pentabenzaldehyde, butylmethylbenzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, dihydroxybenzaldehyde, fluoromethylbenzaldehyde and the like. Not particularly limited. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use methylbenzaldehyde, dimethylbenzaldehyde, trimethylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, propylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, pentabenzaldehyde, butylmethylbenzaldehyde and the like from the viewpoint of imparting high heat resistance.

前記ケトン類としては、例えば、アセチルメチルベンゼン、アセチルジメチルベンゼン、アセチルトリメチルベンゼン、アセチルエチルベンゼン、アセチルプロピルベンゼン、アセチルブチルベンゼン、アセチルペンタベンゼン、アセチルブチルメチルベンゼン、アセチルヒドロキシベンゼン、アセチルジヒドロキシベンゼン、アセチルフロロメチルベンゼン等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、アセチルメチルベンゼン、アセチルジメチルベンゼン、アセチルトリメチルベンゼン、アセチルエチルベンゼン、アセチルプロピルベンゼン、アセチルブチルベンゼン、アセチルペンタベンゼン、アセチルブチルメチルベンゼンを用いることが、高い耐熱性を与える観点から好ましい。 Examples of the ketones include acetylmethylbenzene, acetyldimethylbenzene, acetyltrimethylbenzene, acetylethylbenzene, acetylpropylbenzene, acetylbutylbenzene, acetylpentabenzene, acetylbutylmethylbenzene, acetylhydroxybenzene, acetyldihydroxybenzene, and acetylfluororo. Examples thereof include methylbenzene, but the present invention is not particularly limited thereto. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use acetylmethylbenzene, acetyldimethylbenzene, acetyltrimethylbenzene, acetylethylbenzene, acetylpropylbenzene, acetylbutylbenzene, acetylpentabenzene, and acetylbutylmethylbenzene from the viewpoint of imparting high heat resistance.

前記反応に用いる触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。触媒としては、酸触媒や塩基触媒が好適に使用される。
このような酸触媒としては、無機酸や有機酸が広く知られている。上記酸触媒の具体例としては、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、フッ酸等の無機酸;シュウ酸、マロン酸、こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、蟻酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸;塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸;ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、リンモリブデン酸等の固体酸等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらのなかでも、製造上の観点から、有機酸及び固体酸が好ましく、入手の容易さや取り扱い易さ等の製造上の観点から、塩酸又は硫酸を用いることが好ましい。
このような塩基触媒としては、アミン含有触媒の例は、ピリジンおよびエチレンジアミンであり、非アミンの塩基性触媒の例は金属塩および特にカリウム塩または酢酸塩が好ましく、適している触媒としては、限定されないが、酢酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムおよび酸化マグネシウムが挙げられる。
本実施形態における非アミンの塩基触媒はすべて、例えば、EMサイエンス社(EMScience)またはアルドリッチ社(Aldrich)から市販されている。
なお、触媒については、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、触媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件などに応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.001~100質量部であることが好ましい。
The catalyst used in the reaction can be appropriately selected from known catalysts and is not particularly limited. As the catalyst, an acid catalyst or a base catalyst is preferably used.
Inorganic acids and organic acids are widely known as such acid catalysts. Specific examples of the above acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid and hydrofluoric acid; Organic acids such as acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid; zinc chloride, aluminum chloride , Lewis acids such as iron chloride and boron trifluoride; solid acids such as silicate tung acid, phosphotung acid, silicate molybdic acid, phosphomolybdic acid and the like, but are not particularly limited thereto. Among these, organic acids and solid acids are preferable from the viewpoint of production, and hydrochloric acid or sulfuric acid is preferably used from the viewpoint of production such as easy availability and handling.
Examples of such base catalysts are pyridine and ethylenediamine as examples of amine-containing catalysts, and metal salts and particularly potassium or acetate are preferable as examples of non-amine basic catalysts, and suitable catalysts are limited. However, examples thereof include potassium acetate, potassium carbonate, potassium hydroxide, sodium acetate, sodium carbonate, sodium hydroxide and magnesium oxide.
All non-amine base catalysts in this embodiment are commercially available, for example, from EMScience or Aldrich.
As for the catalyst, one type can be used alone or two or more types can be used in combination. The amount of the catalyst used can be appropriately set according to the raw material to be used, the type of the catalyst to be used, the reaction conditions, and the like, and is not particularly limited, but is 0.001 to 100 mass with respect to 100 parts by mass of the reaction raw material. It is preferably a part.

前記反応の際には、反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、用いるアルデヒド類或いはケトン類と本実施形態における樹脂との反応が進行するものであれば、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル又はこれらの混合溶媒等が例示される。なお、溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの溶媒の使用量は、使用する原料及び使用する酸触媒の種類、さらには反応条件などに応じて適宜設定できる。上記溶媒の使用量としては、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して0~2000質量部の範囲であることが好ましい。さらに、上記反応における反応温度は、反応原料の反応性に応じて適宜選択することができる。上記反応温度としては、特に限定されないが、通常10~200℃の範囲であることが好ましい。なお、反応方法は、公知の手法を適宜選択して用いることができ、特に限定されないが、本実施形態における樹脂、アルデヒド類或いはケトン類、酸触媒を一括で仕込む方法や、アルデヒド類或いはケトン類を酸触媒存在下で滴下していく方法がある。重縮合反応終了後、得られた化合物の単離は、常法にしたがって行うことができ、特に限定されない。例えば、系内に存在する未反応原料や酸触媒等を除去するために、反応釜の温度を130~230℃にまで上昇させ、1~50mmHg程度で揮発分を除去する等の一般的手法を採ることにより、目的物である化合物を得ることができる。 A reaction solvent may be used in the reaction. The reaction solvent is not particularly limited as long as the reaction between the aldehydes or ketones used and the resin in the present embodiment proceeds, and can be appropriately selected from known ones and used, for example. Examples thereof include water, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, or a mixed solvent thereof. As the solvent, one type can be used alone, or two or more types can be used in combination. The amount of these solvents used can be appropriately set according to the raw materials used, the type of acid catalyst used, reaction conditions, and the like. The amount of the solvent used is not particularly limited, but is preferably in the range of 0 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the reaction raw material. Further, the reaction temperature in the above reaction can be appropriately selected according to the reactivity of the reaction raw material. The reaction temperature is not particularly limited, but is usually preferably in the range of 10 to 200 ° C. The reaction method can be appropriately selected and used by a known method, and is not particularly limited, but is the method of collectively charging the resin, aldehydes or ketones, acid catalyst in the present embodiment, or the aldehydes or ketones. There is a method of dropping in the presence of an acid catalyst. After completion of the polycondensation reaction, isolation of the obtained compound can be carried out according to a conventional method and is not particularly limited. For example, in order to remove unreacted raw materials, acid catalysts, etc. existing in the system, a general method such as raising the temperature of the reaction kettle to 130 to 230 ° C. and removing volatile substances at about 1 to 50 mmHg is used. By taking it, the target compound can be obtained.

本実施形態における樹脂において、各繰返し単位の数と比は、特に限定されないが、用途や下記の分子量の値を考慮して適宜調整することが好ましい。
また、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、例えば、繰り返し単位(1A)及び/又は(1B)等の前述した特定の繰り返し単位のみで構成することができるが、用途に応じた性能を損なわない範囲において、他の繰り返し単位を含むものであってもよい。他の繰り返し単位には、例えば、フェノール性水酸基が縮合することにより形成されるエーテル結合を有する繰り返し単位や、ケトン構造を有する繰り返し単位等が含まれる。これら他の繰り返し単位も、繰り返し単位(1A)及び/又は(1B)と、芳香環同士で直接結合していてもよい。
例えば、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂の総量(X)に対する繰り返し単位(1A)及び/又は(1B)の総量(Y)のモル比〔Y/X〕は、0.05~1.00とすることができ、好ましくは、0.45~1.00とすることができる。
本実施形態における樹脂の質量平均分子量は、特に限定されないが、1000~100000の範囲であることが好ましく、1000~15000であることがより好ましく、3200~12000であることがさらに好ましい。
重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、その用途に応じて求められる比も異なることから、特にその範囲が限定されるものではないが、より均質な分子量を有するものとして、例えば、好ましいものは3.0以下の範囲のものが挙げられ、より好ましいものは1.05以上3.0以下の範囲のものが挙げられ、特に好ましいものとして1.05以上2.0未満のものが挙げられ、耐熱性の観点から一層好ましいものとして1.05以上1.5未満のものが挙げられる。
In the resin of the present embodiment, the number and ratio of each repeating unit are not particularly limited, but it is preferable to appropriately adjust the number and ratio in consideration of the intended use and the following molecular weight values.
Further, the polycyclic polyphenol resin in the present embodiment can be composed of only the above-mentioned specific repeating units such as the repeating unit (1A) and / or (1B), but does not impair the performance according to the application. The range may include other repeating units. Other repeating units include, for example, a repeating unit having an ether bond formed by condensation of phenolic hydroxyl groups, a repeating unit having a ketone structure, and the like. These other repeating units may also be directly bonded to the repeating units (1A) and / or (1B) at the aromatic rings.
For example, the molar ratio [Y / X] of the total amount (Y) of the repeating unit (1A) and / or (1B) to the total amount (X) of the polycyclic polyphenol resin in the present embodiment is 0.05 to 1.00. It can be preferably 0.45 to 1.00.
The mass average molecular weight of the resin in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 1000 to 100,000, more preferably 1000 to 15,000, and even more preferably 3200 to 12000.
The range of the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited because the ratio required depending on the application is different, but it is more uniform. Examples of those having a high molecular weight include those having a preferable molecular weight in the range of 3.0 or less, more preferable ones in the range of 1.05 or more and 3.0 or less, and particularly preferable ones in the range of 1. Those of 05 or more and less than 2.0 are mentioned, and those of 1.05 or more and less than 1.5 are more preferable from the viewpoint of heat resistance.

本実施形態における多環ポリフェノール樹脂が有する繰返し単位の、該樹脂中における結合順序は、特に限定されない。例えば、式(1A)又は後述する式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来するひとつの単位のみが繰り返し単位として2以上含まれるものであってもよいし、式(1A)又は式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する複数の単位が、それぞれ1以上含まれるものであってもよい。その順序もブロック共重合あるいはランダム共重合のいずれでもよい。 The binding order of the repeating units of the polycyclic polyphenol resin in the present embodiment in the resin is not particularly limited. For example, only one unit derived from the aromatic hydroxy compound represented by the formula (1A) or the formula (1B) described later may be contained as a repeating unit in an amount of two or more, or the formula (1A) or the formula. A plurality of units derived from the aromatic hydroxy compound represented by (1B) may be contained in an amount of 1 or more. The order may be either block copolymerization or random copolymerization.

本実施形態における多環ポリフェノール樹脂における繰り返し単位同士が直接結合する位置としては、特に限定されず、繰り返し単位が前記一般式(1A)又は式(1B)で表されるものである場合には、フェノール性水酸基及び他の置換基が結合していないいずれか一つの炭素原子がモノマー同士の直接結合に関与する。
本実施形態における多環ポリフェノール樹脂において「繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している」とは、一例として、多環ポリフェノール樹脂中の繰り返し単位(1A)同士が、一方の繰り返し単位(1A)の式中の括弧内にてアリール構造で示される芳香環上の炭素原子と、他方の繰り返し単位(1A)の式中の括弧内にてアリール構造で示される芳香族上の炭素原子とが、単結合にて、即ち、炭素原子、酸素原子、硫黄原子など他の原子を介さずに、直接結合されている態様が挙げられる。
また、本実施形態には下記の態様を含んでもよい。
(1)一方の繰り返し単位(1A)にて、Ra及びRbのいずれかがアリール基の場合(Raがアリール基を有する2n価の基である場合を含む)、当該アリール基の芳香環上の原子と、他方の繰り返し単位(1A)の式中の括弧内にてアリール構造で示される芳香環上の原子とが、単結合にて直接結合している態様。
(2)一方及び他方の繰り返し単位(1A)にて、Ra及びRbのいずれかがアリール基の場合(Raがアリール基を有する2n価の基である場合を含む)、一方及び他方の繰り返し単位(1A)間において、Ra及びRbで示されるアリール基の芳香環上の原子同士が、単結合にて直接結合している態様。
なお、本実施形態においては、上記(1)及び(2)のいずれの態様であっても、耐熱性の観点から、フェノール性水酸基を有する芳香環のいずれか一つの炭素原子が芳香環同士の直接結合に関与することが好ましい。
The position where the repeating units in the polycyclic polyphenol resin in the present embodiment are directly bonded to each other is not particularly limited, and when the repeating unit is represented by the general formula (1A) or the formula (1B), it is not particularly limited. Any one carbon atom to which the phenolic hydroxyl group and other substituents are not bonded participates in the direct bond between the monomers.
In the polycyclic polyphenol resin of the present embodiment, "the repeating units are linked by direct bonds between the aromatic rings" means that, as an example, the repeating units (1A) in the polycyclic polyphenol resin are one of the repeating units. The carbon atom on the aromatic ring represented by the aryl structure in the parentheses in the formula of the unit (1A) and the carbon on the aromatic represented by the aryl structure in the parentheses in the other repeating unit (1A). An embodiment in which an atom is directly bonded by a single bond, that is, without interposing other atoms such as a carbon atom, an oxygen atom, and a sulfur atom can be mentioned.
In addition, the present embodiment may include the following aspects.
(1) In one repeating unit (1A), when either Ra or R b is an aryl group ( including the case where R a is a 2n-valent group having an aryl group), the aromatic of the aryl group. An embodiment in which an atom on the ring and an atom on the aromatic ring represented by an aryl structure in parentheses in the formula of the other repeating unit (1A) are directly bonded by a single bond.
(2) In the repeating unit (1A) of one and the other, when either R a or R b is an aryl group (including the case where R a is a 2n-valent group having an aryl group), one and the other. An embodiment in which atoms on the aromatic ring of the aryl group represented by Ra and R b are directly bonded by a single bond between the repeating units (1A ) of.
In this embodiment, in any of the above embodiments (1) and (2), from the viewpoint of heat resistance, the carbon atom of any one of the aromatic rings having a phenolic hydroxyl group is attached to the aromatic rings. It is preferable to be involved in direct binding.

[組成物]
本実施形態における組成物は、前述したレジスト下層膜形成用材料を含むものであれば特に限定されず、その他種々の成分を含むことができる。本実施形態における組成物は、例えば、前述したレジスト下層膜形成用材料と、後述する溶媒と、を含むことができ、また、当該組成物は、各種界面活性剤、各種架橋剤、各種酸発生剤、各種安定剤等を更に含有したものであってもよい。
[Composition]
The composition in the present embodiment is not particularly limited as long as it contains the above-mentioned material for forming a resist underlayer film, and may contain various other components. The composition in the present embodiment can contain, for example, the above-mentioned material for forming a resist underlayer film and a solvent described later, and the composition can contain various surfactants, various cross-linking agents, and various acid generations. It may further contain an agent, various stabilizers and the like.

(溶媒)
本実施形態の組成物において用いられる溶媒としては、上述したレジスト下層膜形成用材料が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。
(solvent)
As the solvent used in the composition of the present embodiment, a known solvent can be appropriately used as long as the above-mentioned material for forming a resist underlayer film is at least soluble.

溶媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載のものが挙げられる。
使用される溶媒の具体例としては、以下に限定されないが、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、n-ブチルエーテル、ヘキシルエーテル、2-エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルエチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、t-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、sec-ヘキサノール、2-エチルブタノール、sec-ヘプタノール、ヘプタノール-3、n-オクタノール、2-エチルヘキサノール、sec-オクタノール、ノニルアルコール、2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、n-デカノール、sec-ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec-テトラデシルアルコール、sec-ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾールなどのモノアルコール類、ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸i-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-ペンチル、酢酸sec-ペンチル、酢酸3-メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸i-ペンチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル、乳酸n-ペンチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、エチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、N-メチルピロリドン等のケトン類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロピオンアミド、N-メチルピロリドンなどの窒素化合物系溶媒、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類等が挙げられる。
Specific examples of the solvent are not particularly limited, and examples thereof include those described in International Publication No. 2013/024779.
Specific examples of the solvent used include, but are not limited to, ethyl ether, isopropyl ether, n-butyl ether, hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, and the like. Dioxane, dimethyl dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether ethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, ethylene Glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME) , Dipropylene glycol methyl ether, tripropylene glycol methyl ether, propylene glycol monopropyl ether, tetrahydrofuran, ethers such as 2-methyltetra, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec- Hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, heptanol-3, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol , Trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, phenylmethylcarbinol, diacetone alcohol, cresol, etc. Monoalcohols, diethyl carbonate, Methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol acetate Monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytriglycolacetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-pentyl propionate , Methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-pentyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate Esters such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl butyl ketone, methyl hexyl ketone, diisobutyl ketone, trimethylnonanone , Cyclohexanone, Methylcyclohexanone, 2,4-Pentandione, Acetonylacetone, Acetphenone, N-Methylpyrrolidone and other ketones, Ethylene glycol monoethyl ether acetate, Ethylene glycol monobutyl ether acetate, Propropylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), Glycol ether acetates such as propylene glycol monoethyl ether acetate, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropion Nitrogen compound solvents such as amide and N-methylpyrrolidone, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform. And so on.

これらの中でも、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ヒドロキシイソ酪酸メチル、アニソールが好ましい。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。作業性や仕込み量の管理のし易さの点で好ましい。 Among these, ethyl acetate, butyl acetate, methyl isobutyrate ketone, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclopentanone, cyclohexanone, methyl hydroxyisobutyrate, and anisole are preferable. Each of these solvents can be used alone, or two or more of them can be mixed and used. It is preferable in terms of workability and ease of managing the amount of preparation.

上述した溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。 As the above-mentioned solvent, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

溶媒の含有量は、特に限定されないが、溶解性及び製膜上の観点から、本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料100質量部に対して、100~10,000質量部であることが好ましく、200~5,000質量部であることがより好ましく、200~1,000質量部であることがさらに好ましい。 The content of the solvent is not particularly limited, but is preferably 100 to 10,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist underlayer film forming material in the present embodiment from the viewpoint of solubility and film formation. , 200 to 5,000 parts by mass, more preferably 200 to 1,000 parts by mass.

本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料の含有量としては、塗布性及び品質安定性の点から、組成物中、1~100質量%であることが好ましく、10~100質量%であることがより好ましく、50~100質量%であることがさらに好ましく、100質量%であることが特に好ましい。 The content of the resist underlayer film forming material in the present embodiment is preferably 1 to 100% by mass, preferably 10 to 100% by mass, in the composition from the viewpoint of coatability and quality stability. It is more preferably 50 to 100% by mass, and particularly preferably 100% by mass.

本実施形態における組成物が溶媒を含む場合、本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料の含有量は、特に限定されないが、溶媒を含む総量100質量部に対して、1~33質量部であることが好ましく、より好ましくは2~25質量部、さらに好ましくは3~20質量部である。 When the composition in the present embodiment contains a solvent, the content of the resist underlayer film forming material in the present embodiment is not particularly limited, but is 1 to 33 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount containing the solvent. It is preferably 2 to 25 parts by mass, more preferably 3 to 20 parts by mass.

本実施形態における組成物は、湿式プロセスへの適用が可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れる。さらに、本実施形態における組成物は本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料を含むため、後述する予備熱処理工程及び熱処理工程を実施することで、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、酸素プラズマエッチング等に対するエッチング耐性にも優れた下層膜を形成することができる。さらに、本実施形態における組成物はレジスト層との密着性にも優れる傾向にあるため、優れたレジストパターンが得られる傾向にある。なお、本実施形態における組成物は、本実施形態の所望の効果が損なわれない範囲において、既に知られているリソグラフィー用下層膜形成材料等を含んでいてもよい。 The composition in the present embodiment can be applied to a wet process and has excellent heat resistance and etching resistance. Further, since the composition in the present embodiment contains the material for forming the resist underlayer film in the present embodiment, deterioration of the film during high temperature baking is suppressed by carrying out the preliminary heat treatment step and the heat treatment step described later, and oxygen plasma. It is possible to form an underlayer film having excellent etching resistance to etching and the like. Further, since the composition in the present embodiment tends to have excellent adhesion to the resist layer, an excellent resist pattern tends to be obtained. The composition in the present embodiment may contain a previously known underlayer film forming material for lithography and the like as long as the desired effect of the present embodiment is not impaired.

(架橋剤)
本実施形態における組成物は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて架橋剤を含有していてもよい。本実施形態で使用可能な架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024778号、国際公開第2013/024779号や国際公開第2018/016614号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、架橋剤は、単独で又は2種以上を使用することができる。
(Crosslinking agent)
The composition in the present embodiment may contain a cross-linking agent, if necessary, from the viewpoint of suppressing intermixing and the like. The cross-linking agent that can be used in the present embodiment is not particularly limited, and for example, those described in International Publication No. 2013/024778, International Publication No. 2013/024779, and International Publication No. 2018/016614 may be used. can. In this embodiment, the cross-linking agent may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態で使用可能な架橋剤の具体例としては、例えば、フェノール化合物(本実施形態における多環ポリフェノール樹脂を除く)、エポキシ化合物、シアネート化合物、アミノ化合物、ベンゾオキサジン化合物、アクリレート化合物、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物、ウレア化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの架橋剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもベンゾオキサジン化合物、エポキシ化合物又はシアネート化合物が好ましく、エッチング耐性向上の観点から、ベンゾオキサジン化合物がより好ましい。また良好な反応性を有する点から、メラミン化合物、及びウレア化合物がより好ましい。メラミン化合物としては、例えば、式(a)で表される化合物(ニカラックMW-100LM(商品名)、(株)三和ケミカル製)、及び式(b)で表される化合物(ニカラックMX270(商品名)、(株)三和ケミカル製)が挙げられる。

Figure 2022018485000092
Specific examples of the cross-linking agent that can be used in this embodiment include a phenol compound (excluding the polycyclic polyphenol resin in this embodiment), an epoxy compound, a cyanate compound, an amino compound, a benzoxazine compound, an acrylate compound, and a melamine compound. , Guanamin compound, glycol uryl compound, urea compound, isocyanate compound, azido compound and the like, but are not particularly limited thereto. These cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more. Among these, a benzoxazine compound, an epoxy compound or a cyanate compound is preferable, and a benzoxazine compound is more preferable from the viewpoint of improving etching resistance. Further, a melamine compound and a urea compound are more preferable because they have good reactivity. Examples of the melamine compound include a compound represented by the formula (a) (Nicarac MW-100LM (trade name), manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and a compound represented by the formula (b) (Nicarac MX270 (commodity). Name), manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.).
Figure 2022018485000092

前記フェノール化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、耐熱性及び溶解性の点から、アラルキル型フェノール樹脂が好ましい。 As the phenol compound, known compounds can be used, and the phenol compound is not particularly limited, but an aralkyl-type phenol resin is preferable from the viewpoint of heat resistance and solubility.

前記エポキシ化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、好ましくは、耐熱性と溶解性という点から、フェノールアラルキル樹脂類、ビフェニルアラルキル樹脂類から得られるエポキシ樹脂等の常温で固体状エポキシ樹脂である。 As the epoxy compound, known ones can be used and are not particularly limited, but are preferably in a solid state at room temperature such as phenol aralkyl resins and epoxy resins obtained from biphenyl aralkyl resins from the viewpoint of heat resistance and solubility. It is an epoxy resin.

前記シアネート化合物としては、1分子中に2個以上のシアネート基を有する化合物であれば特に制限なく、公知のものを使用することができる。本実施形態において、好ましいシアネート化合物としては、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。また、シアネート化合物は、芳香族基を有するものが好ましく、シアネート基が芳香族基に直結した構造のものを好適に使用することができる。このようなシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールE、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック樹脂、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールAノボラック樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂、3官能フェノール、4官能フェノール、ナフタレン型フェノール、ビフェニル型フェノール、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエンアラルキル樹脂、脂環式フェノール、リン含有フェノール等の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。また、前記したシアネート化合物は、モノマー、オリゴマー及び樹脂のいずれの形態であってもよい。 The cyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having two or more cyanate groups in one molecule, and known compounds can be used. In the present embodiment, a preferable cyanate compound has a structure in which the hydroxyl group of a compound having two or more hydroxyl groups in one molecule is replaced with a cyanate group. Further, the cyanate compound preferably has an aromatic group, and a compound having a structure in which the cyanate group is directly linked to the aromatic group can be preferably used. Such cyanate compounds are not particularly limited, but are, for example, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol E, phenol novolak resin, cresol novolak resin, dicyclopentadiene novolak resin, tetramethylbisphenol F, bisphenol. A novolak resin, brominated bisphenol A, brominated phenol novolak resin, trifunctional phenol, tetrafunctional phenol, naphthalene type phenol, biphenyl type phenol, phenol aralkyl resin, biphenyl aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, dicyclopentadiene aralkyl resin, fat Examples thereof include those having a structure in which hydroxyl groups such as cyclic phenol and phosphorus-containing phenol are substituted with cyanate groups. Further, the cyanate compound may be in any form of a monomer, an oligomer or a resin.

前記アミノ化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルが耐熱性と原料入手性の観点から好ましい。 As the amino compound, known compounds can be used, and the present invention is not particularly limited, but 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylpropane, and 4,4'-diaminodiphenyl ether have heat resistance and availability of raw materials. Preferred from the point of view.

前記ベンゾオキサジン化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、二官能性ジアミン類と単官能フェノール類から得られるP-d型ベンゾオキサジンが耐熱性の観点から好ましい。 As the benzoxazine compound, known compounds can be used, and the compound is not particularly limited, but Pd-type benzoxazine obtained from bifunctional diamines and monofunctional phenols is preferable from the viewpoint of heat resistance.

前記メラミン化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1~6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物が原料入手性の観点から好ましい。 As the melamine compound, known compounds can be used, and the raw material is not particularly limited, but a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, and hexamethylol melamine are methoxymethylated or a mixture thereof can be obtained as a raw material. It is preferable from the viewpoint of sex.

前記グアナミン化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物が耐熱性の観点から好ましい。 As the guanamine compound, known compounds can be used, and the compound is not particularly limited, but a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol guanamine, tetramethoxymethyl guanamine, and tetramethylol guanamine are methoxymethylated or a mixture thereof is heat resistant. It is preferable from the viewpoint of.

前記グリコールウリル化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリルが耐熱性およびエッチング耐性の観点から好ましい。 As the glycol uryl compound, known compounds can be used, and the present invention is not particularly limited, but tetramethylol glycol urilu and tetramethoxyglycol uryl are preferable from the viewpoint of heat resistance and etching resistance.

前記ウレア化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、テトラメチルウレア、テトラメトキシメチルウレアが耐熱性の観点から好ましい。 As the urea compound, known compounds can be used, and the present invention is not particularly limited, but tetramethylurea and tetramethoxymethylurea are preferable from the viewpoint of heat resistance.

また、本実施形態において、架橋性向上の観点から、少なくとも1つのアリル基を有する架橋剤を用いてもよい。中でも、2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)エ-テル等のアリルフェノール類が好ましい。 Further, in the present embodiment, a cross-linking agent having at least one allyl group may be used from the viewpoint of improving the cross-linking property. Among them, 2,2-bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane , Bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfide, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) ether and other allylphenols are preferable.

本実施形態における組成物において、架橋剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂100質量部に対して、5~50質量部であることが好ましく、より好ましくは10~40質量部である。上記の好ましい範囲にすることで、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にあり、また、反射防止効果が高められ、架橋後の膜形成性が高められる傾向にある。 In the composition of the present embodiment, the content of the cross-linking agent is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 parts by mass, more preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polycyclic polyphenol resin in the present embodiment. ~ 40 parts by mass. By setting the above-mentioned preferable range, the occurrence of the mixing phenomenon with the resist layer tends to be suppressed, the antireflection effect is enhanced, and the film forming property after crosslinking tends to be enhanced.

(架橋促進剤)
本実施形態における組成物には、必要に応じて架橋、硬化反応を促進させるための架橋促進剤を用いることができる。
(Crosslink accelerator)
If necessary, a cross-linking accelerator for promoting a cross-linking and curing reaction can be used for the composition in the present embodiment.

前記架橋促進剤としては、架橋、硬化反応を促進させるものであれば、特に限定されないが、例えば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等が挙げられる。これらの架橋促進剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもイミダゾール類又は有機ホスフィン類が好ましく、架橋温度の低温化の観点から、イミダゾール類がより好ましい。 The cross-linking accelerator is not particularly limited as long as it promotes the cross-linking and curing reaction, and examples thereof include amines, imidazoles, organic phosphines, and Lewis acids. These cross-linking accelerators can be used alone or in combination of two or more. Among these, imidazoles or organic phosphines are preferable, and imidazoles are more preferable from the viewpoint of lowering the crosslinking temperature.

前記架橋促進剤としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、例えば、国際公開2018/016614号に記載のものが挙げられる。耐熱性および硬化促進の観点から、特に2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾールが好ましい。 As the cross-linking accelerator, known ones can be used, and the cross-linking accelerator is not particularly limited, and examples thereof include those described in International Publication No. 2018/016614. From the viewpoint of heat resistance and curing promotion, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, and 2-ethyl-4-methylimidazole are particularly preferable.

架橋促進剤の含有量としては、通常、組成物の合計質量100質量部とした場合に100質量部とした場合に、好ましくは0.1~10質量部であり、より好ましくは、制御のし易さ及び経済性の観点から0.1~5質量部であり、さらに好ましくは0.1~3質量部である The content of the cross-linking accelerator is usually preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably controlled, when the total mass of the composition is 100 parts by mass and 100 parts by mass. From the viewpoint of ease and economy, it is 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 3 parts by mass.

(ラジカル重合開始剤)
本実施形態における組成物には、必要に応じてラジカル重合開始剤を配合することができる。ラジカル重合開始剤としては、光によりラジカル重合を開始させる光重合開始剤であってもよいし、熱によりラジカル重合を開始させる熱重合開始剤であってもよい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ケトン系光重合開始剤、有機過酸化物系重合開始剤及びアゾ系重合開始剤からなる群より選ばれる少なくとも1種とすることができる。
(Radical polymerization initiator)
A radical polymerization initiator can be added to the composition of the present embodiment, if necessary. The radical polymerization initiator may be a photopolymerization initiator that initiates radical polymerization by light, or a thermal polymerization initiator that initiates radical polymerization by heat. The radical polymerization initiator may be, for example, at least one selected from the group consisting of a ketone-based photopolymerization initiator, an organic peroxide-based polymerization initiator, and an azo-based polymerization initiator.

このようなラジカル重合開始剤としては、特に制限されず、従来用いられているものを適宜採用することができる。例えば、国際公開2018/016614号に記載のものが挙げられる。これらの中でも特に好ましくは、原料入手性および保存安定性の観点からジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイドである。 The radical polymerization initiator is not particularly limited, and conventionally used ones can be appropriately adopted. For example, those described in International Publication No. 2018/016614 can be mentioned. Of these, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane, and t-butylcumyl peroxide are particularly preferable from the viewpoint of raw material availability and storage stability. ..

本実施形態に用いるラジカル重合開始剤としては、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよく、他の公知の重合開始剤をさらに組み合わせて用いてもよい。 As the radical polymerization initiator used in the present embodiment, one of these may be used alone, two or more thereof may be used in combination, or another known polymerization initiator may be further used in combination. ..

(酸発生剤)
本実施形態における組成物は、熱による架橋反応をさらに促進させるなどの観点から、必要に応じて酸発生剤を含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するものなどが知られているが、いずれのものも使用することができる。
(Acid generator)
The composition in the present embodiment may contain an acid generator, if necessary, from the viewpoint of further promoting the cross-linking reaction by heat. As the acid generator, those that generate acid by thermal decomposition, those that generate acid by light irradiation, and the like are known, but any of them can be used.

酸発生剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、酸発生剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The acid generator is not particularly limited, but for example, the acid generator described in International Publication No. 2013/024779 can be used. In this embodiment, the acid generator can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態における組成物において、酸発生剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂100質量部に対して、0.1~50質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5~40質量部である。上記の好ましい範囲にすることで、酸発生量が多くなって架橋反応が高められる傾向にあり、また、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にある。 In the composition of the present embodiment, the content of the acid generator is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polycyclic polyphenol resin in the present embodiment. It is preferably 0.5 to 40 parts by mass. By setting the above-mentioned preferable range, the amount of acid generated tends to increase and the crosslinking reaction tends to be enhanced, and the occurrence of the mixing phenomenon with the resist layer tends to be suppressed.

(塩基性化合物)
さらに、本実施形態における組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物を含有していてもよい。
(Basic compound)
Further, the composition in the present embodiment may contain a basic compound from the viewpoint of improving storage stability and the like.

塩基性化合物は、酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。このような塩基性化合物としては、例えば、第一級、第二級又は第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。 The basic compound acts as a quencher for the acid to prevent the acid generated in a smaller amount than the acid generator from advancing the cross-linking reaction. Examples of such basic compounds include primary, secondary or tertiary aliphatic amines, mixed amines, aromatic amines, heterocyclic amines, and nitrogen-containing compounds having a carboxy group. Examples thereof include a nitrogen-containing compound having a sulfonyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative and the like, but the present invention is not particularly limited thereto.

本実施形態において用いられる塩基性化合物としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、塩基性化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The basic compound used in the present embodiment is not particularly limited, but for example, the compound described in International Publication No. 2013/024779 can be used. In this embodiment, the basic compound may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態における組成物において、塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂100質量部に対して、0.001~2質量部であることが好ましく、より好ましくは0.01~1質量部である。上記の好ましい範囲にすることで、架橋反応を過度に損なうことなく保存安定性が高められる傾向にある。 In the composition of the present embodiment, the content of the basic compound is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyphenol resin in the present embodiment. It is preferably 0.01 to 1 part by mass. By setting the above-mentioned preferable range, the storage stability tends to be enhanced without excessively impairing the crosslinking reaction.

(その他の添加剤)
また、本実施形態における組成物は、熱硬化性の付与や吸光度をコントロールする目的で、他の樹脂及び/又は化合物を含有していてもよい。このような他の樹脂及び/又は化合物としては、例えば、ナフトール樹脂、キシレン樹脂ナフトール変性樹脂、ナフタレン樹脂のフェノール変性樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ジシクロペンタジエン樹脂、(メタ)アクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ビニルナフタレン、ポリアセナフチレンなどのナフタレン環、フェナントレンキノン、フルオレンなどのビフェニル環、チオフェン、インデンなどのヘテロ原子を有する複素環を含む樹脂や芳香族環を含まない樹脂;ロジン系樹脂、シクロデキストリン、アダマンタン(ポリ)オール、トリシクロデカン(ポリ)オール及びそれらの誘導体等の脂環構造を含む樹脂又は化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、本実施形態の組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。上記公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
(Other additives)
Further, the composition in the present embodiment may contain other resins and / or compounds for the purpose of imparting thermosetting property and controlling the absorbance. Examples of such other resins and / or compounds include naphthalene resin, xylene resin, naphthalene-modified resin, phenol-modified resin of naphthalene resin, polyhydroxystyrene, dicyclopentadiene resin, (meth) acrylate, dimethacrylate, and trimethacrylate. , Tetramethacrylate, vinylnaphthalene, naphthalene rings such as polyacenaphthalene, biphenyl rings such as phenanthrenquinone and fluorene, resins containing heterocycles having heteroatoms such as thiophene and indene, and resins not containing aromatic rings; Examples thereof include resins or compounds containing an alicyclic structure such as resins, cyclodextrines, adamantan (poly) all, tricyclodecane (poly) all and derivatives thereof, but are not particularly limited thereto. Further, the composition of the present embodiment may contain a known additive. Examples of the known additives include, but are not limited to, ultraviolet absorbers, surfactants, colorants, nonionic surfactants, and the like.

[塗布工程]
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法において実施される塗布工程では、上述した芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する。
[Applying process]
In the coating step carried out in the method for forming a resist underlayer film according to the present embodiment, a composition containing a resist underlayer film forming material selected from the group consisting of the above-mentioned aromatic compounds or resins thereof is applied onto a substrate. ..

本実施形態において使用し得る基板は特に限定されないが、例えば、酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜が形成されたシリコン等の半導体基板、窒化珪素基板、石英基板、ガラス基板(無アルカリガラス、低アルカリガラス及び結晶化ガラスを含む。)、ITO膜が形成されたガラス基板等が挙げられる。塗布工程における塗布の要領としても特に限定されず、例えば、前述した基板の上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により、本実施形態における組成物を塗布することができる。 The substrate that can be used in this embodiment is not particularly limited, but for example, a semiconductor substrate such as silicon oxide film, silicon nitride film, or silicon on which a silicon oxide nitride film is formed, a silicon nitride substrate, a quartz substrate, or a glass substrate (non-alkali). Includes glass, low-alkali glass and crystallized glass), glass substrates on which an ITO film is formed, and the like. The procedure for coating in the coating step is not particularly limited, and for example, the composition according to the present embodiment can be coated on the substrate described above by an appropriate coating method such as a spinner or a coater.

[予備熱処理工程]
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法において実施される予備熱処理工程では、上述のとおり塗布された組成物を50℃以上300℃以下で加熱する。すなわち、本実施形態における組成物が塗布された基板を所定温度で加熱することにより硬化反応が生じ、レジスト下層膜前駆体が形成される。
[Preliminary heat treatment process]
In the preliminary heat treatment step carried out in the method for forming the resist underlayer film according to the present embodiment, the composition coated as described above is heated at 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. That is, by heating the substrate coated with the composition in the present embodiment at a predetermined temperature, a curing reaction occurs and a resist underlayer film precursor is formed.

予備熱処理工程における加熱手段としては特に限定されないが、例えば、ホットプレート等を用いることができる。その際の加熱条件としては、50℃以上300℃以下であり、50℃以上250℃以下であることが好ましく、50℃以上200℃以下であることがより好ましい。予備熱処理工程においては、300℃以下の温度で加熱することにより、空気雰囲気下においても、レジスト下層膜形成用材料の過度な酸化を抑制しつつ、硬化による膜の耐熱性を向上させることが可能となる。そのため、後続する熱処理工程での膜の酸化や分解を回避しつつ、脱水や脱水素による炭化を促進させることができるため、炭素濃度の高く、エッチング耐性の優れたレジスト下層膜を形成することができる。 The heating means in the preheat treatment step is not particularly limited, but for example, a hot plate or the like can be used. The heating conditions at that time are preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. In the preheat treatment step, by heating at a temperature of 300 ° C. or lower, it is possible to improve the heat resistance of the film due to curing while suppressing excessive oxidation of the resist underlayer film forming material even in an air atmosphere. It becomes. Therefore, it is possible to promote carbonization by dehydration and dehydrogenation while avoiding oxidation and decomposition of the film in the subsequent heat treatment step, so that a resist underlayer film having a high carbon concentration and excellent etching resistance can be formed. can.

予備熱処理工程における加熱時間としては、15秒以上であることが好ましく、30秒以上がより好ましく、45秒以上がさらに好ましい。また、上記加熱時間としては、20分以下であることが好ましく、1,200秒以下がより好ましく、600秒以下がさらに好ましく、300秒がよりさらに好ましい。 The heating time in the preheat treatment step is preferably 15 seconds or longer, more preferably 30 seconds or longer, and even more preferably 45 seconds or longer. The heating time is preferably 20 minutes or less, more preferably 1,200 seconds or less, further preferably 600 seconds or less, and even more preferably 300 seconds.

予備熱処理工程における雰囲気としては、好ましくは窒素、アルゴン又はそれらの混合物が存在する不活性ガス雰囲気であることが好ましい。ここで、予備熱処理工程における酸素濃度としては、20%未満であることが好ましく、より好ましくは5%未満である。なお、本明細書中、酸素濃度は体積基準として特定する。 The atmosphere in the preheat treatment step is preferably an inert gas atmosphere in which nitrogen, argon or a mixture thereof is present. Here, the oxygen concentration in the preheat treatment step is preferably less than 20%, more preferably less than 5%. In the present specification, the oxygen concentration is specified as a volume basis.

[熱処理工程]
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法において実施される熱処理工程は、上述の予備熱処理工程の後に実施される。本実施形態における熱処理工程では、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する。
熱処理工程では、酸素濃度5.0%未満の低酸素濃度雰囲気下で行われ、かつ、加熱温度としては、下層膜が熱分解しない程度の温度条件としているため、過度な酸化を抑制しつつ膜の硬化反応を進めることができ熱分解温度を向上させることができ、空気中でベークする場合よりもベーク温度の上限値を高く設定することができる。加熱温度が400℃未満及び800℃以上の場合、レジスト下層膜として必要な特性が発現しないおそれがある。また、下層膜が熱分解しない温度範囲で、ベーク温度が高いほど形成される膜の密度を高くすることができる。
上述した観点から、熱処理工程における加熱温度としては、450℃以上が好ましく、500℃以上がより好ましく、550℃以上がさらに好ましい。また、上記加熱温度は、650℃以下が好ましく、600℃以下がより好ましい。
[Heat treatment process]
The heat treatment step carried out in the method for forming the resist underlayer film according to the present embodiment is carried out after the above-mentioned preliminary heat treatment step. In the heat treatment step in the present embodiment, heating is performed at a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 800 ° C. in an inert gas atmosphere having an oxygen concentration of less than 5%.
The heat treatment step is performed in a low oxygen concentration atmosphere with an oxygen concentration of less than 5.0%, and the heating temperature is set to such a temperature that the underlying film does not thermally decompose, so that the film is suppressed from excessive oxidation. The curing reaction can be advanced, the thermal decomposition temperature can be improved, and the upper limit of the baking temperature can be set higher than that in the case of baking in the air. When the heating temperature is less than 400 ° C. and 800 ° C. or higher, the characteristics required for the resist underlayer film may not be exhibited. Further, in the temperature range in which the lower film does not thermally decompose, the higher the bake temperature, the higher the density of the film formed.
From the above viewpoint, the heating temperature in the heat treatment step is preferably 450 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, still more preferably 550 ° C. or higher. The heating temperature is preferably 650 ° C or lower, more preferably 600 ° C or lower.

熱処理工程における加熱時間としては、15秒以上20分以下であることが好ましい。上記加熱時間は、30秒以上がより好ましく、45秒以上がさらに好ましい。また、上記加熱時間は、1,200秒以下がより好ましく、600秒以下がさらに好ましく、300秒以下がよりさらに好ましい。 The heating time in the heat treatment step is preferably 15 seconds or more and 20 minutes or less. The heating time is more preferably 30 seconds or longer, and even more preferably 45 seconds or longer. The heating time is more preferably 1,200 seconds or less, further preferably 600 seconds or less, and even more preferably 300 seconds or less.

熱処理工程における酸素濃度としては、10.0%未満であり、5.0%以下が好ましく、1.0%以下がより好ましく、0.1%以下がさらに好ましい。加熱時の酸素濃度が高い場合、レジスト下層膜の酸化が進行し、レジスト下層膜として必要な特性が発現できないおそれがある。 The oxygen concentration in the heat treatment step is less than 10.0%, preferably 5.0% or less, more preferably 1.0% or less, still more preferably 0.1% or less. If the oxygen concentration during heating is high, the resist underlayer film may be oxidized and the properties required for the resist underlayer film may not be exhibited.

なお、本実施形態においては、上記の熱処理工程を経てレジスト下層膜を形成するが、本実施形態における組成物が感光性の酸発生剤を含有する場合にあっては、露光と加熱とを組み合わせることにより硬化を促進させてレジスト下層膜を形成することもできる。この露光に用いられる放射線としては、感放射線性酸発生剤の種類に応じ、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波;電子線、分子線、イオンビーム等の粒子線から適宜選択される。 In the present embodiment, the resist underlayer film is formed through the above heat treatment step. However, when the composition in the present embodiment contains a photosensitive acid generator, exposure and heating are combined. Thereby, curing can be promoted to form a resist underlayer film. The radiation used for this exposure includes electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and γ-rays; and particle beams such as electron beams, molecular beams, and ion beams, depending on the type of radiation-sensitive acid generator. It is selected as appropriate.

形成されるレジスト下層膜の平均厚みの下限としては、0.05μmが好ましく、0.1μmがより好ましく、0.2μmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましく、2μmがさらに好ましい。 The lower limit of the average thickness of the resist underlayer film to be formed is preferably 0.05 μm, more preferably 0.1 μm, and even more preferably 0.2 μm. As the upper limit of the average thickness, 5 μm is preferable, 3 μm is more preferable, and 2 μm is further preferable.

<パターン形成方法>
本実施形態に係るパターン形成方法は、本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法により、前記基板上に前記レジスト下層膜を形成する工程(i)と、珪素原子を含有する中間層形成用組成物を前記レジスト下層膜上に塗布し、ベークすることにより珪素含有中間層を形成する工程(ii)と、前記珪素含有中間層上にレジスト膜を形成する工程(iii)と、前記レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像してレジストパターンを形成する工程(iv)と、前記レジストパターンをマスクとして、フルオロカーボンを含むガスを用いて前記珪素含有中間層をドライエッチングする工程(v)と、を含む。このように構成されているため、本実施形態に係るパターン形成方法によれば、形状の良好なパターンを形成することができる。すなわち、パターンのさらなる微細化が進む半導体デバイスの多層レジストプロセスを用いたパターン形成に好ましく適用することができる。なお、工程(ii)~工程(v)の実施要領や各工程で用いる材料等については、例えば、特開2020-30227号公報等に記載された公知のものを採用することができる。
<Pattern formation method>
The pattern forming method according to the present embodiment includes a step (i) of forming the resist underlayer film on the substrate by the resist underlayer film forming method according to the present embodiment, and a composition for forming an intermediate layer containing a silicon atom. A step (ii) of forming a silicon-containing intermediate layer by applying a substance on the resist lower layer film and baking it, a step of forming a resist film on the silicon-containing intermediate layer (iii), and a step of forming the resist film on the resist film. On the other hand, it includes at least a step (iv) of forming a resist pattern by exposure and development, and a step (v) of dry etching the silicon-containing intermediate layer with a gas containing fluorocarbon using the resist pattern as a mask. Since it is configured in this way, according to the pattern forming method according to the present embodiment, it is possible to form a pattern having a good shape. That is, it can be preferably applied to pattern formation using a multilayer resist process of a semiconductor device in which the pattern is further miniaturized. As the procedure of steps (ii) to (v) and the materials used in each step, for example, known materials described in JP-A-2020-30227 can be adopted.

以下、実施例及び比較例を示し、本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present embodiment is not limited thereto.

1H-NMR測定については、Bruker社製「Advance600II spectrometer」を用いて、次の条件にて行った。
周波数:400MHz
溶媒:d6-DMSO
内部標準:TMS
測定温度:23℃
1 1 H-NMR measurement was carried out under the following conditions using "Advance 600II spectrometer" manufactured by Bruker.
Frequency: 400MHz
Solvent: d6-DMSO
Internal standard: TMS
Measurement temperature: 23 ° C

(分子量)
LC-MS分析により、Water社製Acquity UPLC/MALDI-Synapt HDMSを用いて測定した。
(ポリスチレン換算分子量)
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析により、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を求めた。
装置:Shodex GPC-101型(昭和電工(株)製)
カラム:KF-80M×3
溶離液:THF 1mL/min
温度:40℃
(Molecular weight)
It was measured by LC-MS analysis using Water's Accuracy UPLC / MALDI-Synapt HDMS.
(Polystyrene equivalent molecular weight)
By gel permeation chromatography (GPC) analysis, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were determined, and the dispersity (Mw / Mn) was determined.
Equipment: Shodex GPC-101 type (manufactured by Showa Denko KK)
Column: KF-80M x 3
Eluent: THF 1 mL / min
Temperature: 40 ° C

(合成例1)R-DHNの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,6-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として1-ブタノールを30mL加えて、反応液を110℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-DHN)27.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3578、Mw:4793、Mw/Mn:1.34であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7~9.8(2H,O-H)、7.0~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1) Synthesis of R-DHN 16.8 g (105 mmol) of 2,6-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and phthalic acid in a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper was charged, 30 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction solution was stirred at 110 ° C. for 6 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 27.3 g of the target resin (R-DHN) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 3578, Mw: 4793, Mw / Mn: 1.34.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.7 to 9.8 (2H, OH), 7.0 to 7.9 (4H, Ph-H)

Figure 2022018485000093
Figure 2022018485000093

(合成例1-2)R-2,7DHNの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を15.2g(30mmol)とを仕込み、溶媒として1-ブタノールを40mL加えて、反応液を110℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-2,7DHN)24.7gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2832、Mw:3476、Mw/Mn:1.23であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7~9.8(2H,O-H)、7.0~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-2) Synthesis of R-2,7DHN 16.8 g (105 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) is placed in a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. , 15.2 g (30 mmol) of monobutyl phthalate was charged, 40 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction solution was stirred at 110 ° C. for 6 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 24.7 g of the target resin (R-2,7DHN) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 2832, Mw: 3476, Mw / Mn: 1.23.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.7 to 9.8 (2H, OH), 7.0 to 7.9 (4H, Ph-H)

Figure 2022018485000094
Figure 2022018485000094

(合成例1-3)R-2,3DHNの合成
合成例1-2の2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を2,3-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1-2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-2,3DHN)29.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3124、Mw:4433、Mw/Mn:1.42であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.5~9.6(2H,O-H)、7.0~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-3) Synthesis of R-2,3DHN The 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in Synthesis Example 1-2 was changed to 2,3-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The procedure was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-2 except that 29.2 g of the target resin (R-2,3DHN) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 3124, Mw: 4433, Mw / Mn: 1.42.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.5 to 9.6 (2H, OH), 7.0 to 7.9 (4H, Ph-H)

Figure 2022018485000095
Figure 2022018485000095

(合成例1-4)R-1,5DHNの合成
合成例1-2の2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を1,5-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1-2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-1,5DHN)25.8gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2988、Mw:3773、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.8~9.9(2H,O-H)、7.1~8.0(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-4) Synthesis of R-1,5DHN The 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in Synthesis Example 1-2 was changed to 1,5-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The procedure was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-2 except that 25.8 g of the target resin (R-1,5DHN) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 2988, Mw: 3773, and Mw / Mn: 1.26.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.8 to 9.9 (2H, OH), 7.1 to 8.0 (4H, Ph-H)

Figure 2022018485000096
Figure 2022018485000096

(合成例1-5)R-1,6DHNの合成
合成例1-2の2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を1,6-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1-2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-1,6DHN)23.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2687、Mw:3693、Mw/Mn:1.37であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.8~9.9(2H,O-H)、6.8~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-5) Synthesis of R-1,6DHN The 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in Synthesis Example 1-2 was changed to 1,6-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The procedure was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-2 except that 23.2 g of the target resin (R-1,6DHN) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 2687, Mw: 3693, Mw / Mn: 1.37.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.8 to 9.9 (2H, OH), 6.8 to 7.9 (4H, Ph-H)

Figure 2022018485000097
Figure 2022018485000097

(合成例1-6)R-FLBNDHNの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、6,6’-(9H
-フルオレン-9,9-ジイル)ビス(2-ナフトール)(関東化学社製試薬)を47.3g(105mmol)、2,6-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として4-ブチロラクトンを120mL加えて、反応液を120℃で8時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル150mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、蒸留水300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-FLBNDHN)51.6gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4128、Mw:5493、Mw/Mn:1.33であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7~9.9(2H,O-H)、9.1~9.3(2H,O-H)、7.1~8.0(22H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-6) Synthesis of R-FLBNDHN 6,6'-(9H) in a container with an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette.
-Fluoren-9,9-diyl) bis (2-naphthol) (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 47.3 g (105 mmol), 2,6-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 16.8 g (105 mmol) , 10.1 g (20 mmol) of monobutyl phthalate was charged, 120 mL of 4-butyrolactone was added as a solvent, and the reaction solution was stirred at 120 ° C. for 8 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the resulting crude was dissolved in 150 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 300 mL of distilled water was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 51.6 g of a target resin (R-FLBNDHN) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4128, Mw: 5494, Mw / Mn: 1.33.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.7 to 9.9 (2H, OH), 9.1 to 9.3 (2H, OH), 7.1 to 8.0 (22H, Ph-H)

Figure 2022018485000098
Figure 2022018485000098

すなわち、R-FLBNDHNは、6,6’-(9H-フルオレン-9,9-ジイル)
ビス(2-ナフトール)の単独重合体と、2,6-ジヒドロキシナフタレンの単独重合体と、6,6’-(9H-フルオレン-9,9-ジイル)ビス(2-ナフトール)及び2,
6-ジヒドロキシナフタレンの共重合体とを含む混合物であった。
That is, R-FLBNDHN is 6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl).
A homopolymer of bis (2-naphthol), a homopolymer of 2,6-dihydroxynaphthalene, 6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl) bis (2-naphthol) and 2,
It was a mixture containing a copolymer of 6-dihydroxynaphthalene.

(合成例2)R-BiFの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、4,4-ビフェノール(関東化学社製試薬)を19.2g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として4-ブチロラクトンを80mL加えて、反応液を120℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-BiF)21.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4128、Mw:5493、Mw/Mn:1.33であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.1~9.3(2H,O-H)、7.1~8.2(6H,Ph-H)
(Synthesis Example 2) Synthesis of R-BiF 19.2 g (105 mmol) of 4,4-biphenol (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and monobutyl phthalate in a container with an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. 10.1 g (20 mmol) of copper was charged, 80 mL of 4-butyrolactone was added as a solvent, and the reaction solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 21.2 g of the target resin (R-BiF) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4128, Mw: 5494, Mw / Mn: 1.33.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.1 to 9.3 (2H, OH), 7.1 to 8.2 (6H, Ph-H)

Figure 2022018485000099
Figure 2022018485000099

(合成例3)BisN-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、1,4-ジヒドロキシベンゼン(関東化学社製試薬)20.0g(200mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)と、1,4-ジオキサン100mLとを仕込み、95%の硫酸5mLを加えて、100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和後、純水50gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BisN-1)20.6gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(2H,O-H)、7.2~8.1(13H,Ph-H)、6.5(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の366.1であることが確認された。
(Synthesis Example 3) Synthesis of BisN-1 20.0 g (200 mmol) of 1,4-dihydroxybenzene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and 4-biphenyl are placed in a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. 18.2 g (100 mmol) of aldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) and 100 mL of 1,4-dioxane were charged, 5 mL of 95% sulfuric acid was added, and the reaction was carried out by stirring at 100 ° C. for 6 hours. Next, after neutralizing the reaction solution with a 24% aqueous sodium hydroxide solution, 50 g of pure water was added to precipitate the reaction product, the reaction product was cooled to room temperature, and then filtration was performed for separation. The obtained solid substance was dried and then separated and purified by column chromatography to obtain 20.6 g of the target compound (BisN-1) represented by the following formula.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (2H, O—H), 7.2 to 8.1 (13H, Ph—H), 6.5 (1H, CH)
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 366.1, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000100
Figure 2022018485000100

(合成例3-1)RBisN-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BisN-1を38.0g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-1)28.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3762、Mw:4905、Mw/Mn:1.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.6(2H,O-H)、7.2~8.7(17H,Ph-H)、6.8(1H,C-H)
(Synthesis Example 3-1) Synthesis of RBisN-1 38.0 g (105 mmol) of BisN-1 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl phthalate in a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. ) The reaction was carried out by adding 100 mL of 1-butanol as a solvent and stirring the reaction solution at 100 ° C. for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 28.2 g of the target resin (RBisN-1) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 3762, Mw: 4905, and Mw / Mn: 1.30.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.3 to 9.6 (2H, OH), 7.2 to 8.7 (17H, Ph-H), 6.8 (1H, CH)

Figure 2022018485000101
Figure 2022018485000101

(合成例4)BisN-2の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,6-ナフタレンジオール(シグマ-アルドリッチ社製試薬)32.0g(20mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)と、1,4-ジオキサン200mLとを仕込み、95%の硫酸10mLを加えて、100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和し、純水100gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BisN-2)25.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(19H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の466.5であることが確認された。
(Synthesis Example 4) Synthesis of BisN-2 In a container with an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette, 32.0 g (20 mmol) of 2,6-naphthalenediol (reagent manufactured by Sigma-Aldrich) and 4- 18.2 g (100 mmol) of biphenyl aldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) and 200 mL of 1,4-dioxane were charged, 10 mL of 95% sulfuric acid was added, and the reaction was carried out by stirring at 100 ° C. for 6 hours. Next, the reaction solution was neutralized with a 24% aqueous sodium hydroxide solution, 100 g of pure water was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. The obtained solid substance was dried and then separated and purified by column chromatography to obtain 25.5 g of the target compound (BisN-2) represented by the following formula.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula. Moreover, it was confirmed that the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol was at the 1-position because the signals of the protons at the 3-position and the 4-position were doublets.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.7 (2H, O—H), 7.2 to 8.5 (19H, Ph—H), 6.6 (1H, CH)
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 466.5, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000102
Figure 2022018485000102

(合成例4-1)RBisN-2の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BisN-2を50g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-2)38.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4232、Mw:5502、Mw/Mn:1.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(17H,Ph-H)、6.7~6.9(1H,C-H)
(Synthesis Example 4-1) Synthesis of RBisN-2 50 g (105 mmol) of BisN-2 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl phthalate are charged in a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. 100 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction solution was stirred at 100 ° C. for 6 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 38.2 g of the target resin (RBisN-2) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4232, Mw: 5502, Mw / Mn: 1.30.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.3 to 9.7 (2H, OH), 7.2 to 8.5 (17H, Ph-H), 6.7 to 6.9 (1H, CH)

Figure 2022018485000103
Figure 2022018485000103

(合成例4A)BisN-5の合成
合成例4の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を4-トルイルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)9.1g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、下記式で表される目的化合物(BisN-3)23.2gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O-H)、7.2~8.4(14H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)、1.9(3H,C-H3)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の404.1であることが確認された。
(Synthesis Example 4A) Synthesis of BisN-5 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) 18.2 g (100 mmol) of Synthesis Example 4 to 9.1 g (100 mmol) of 4-toluylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) The same operation as in Synthesis Example 4 was carried out except for the changes, and 23.2 g of the target compound (BisN-3) represented by the following formula was obtained.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula. Moreover, it was confirmed that the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol was at the 1-position because the signals of the protons at the 3-position and the 4-position were doublets.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.7 (2H, O—H), 7.2 to 8.4 (14H, Ph—H), 6.6 (1H, CH), 1.9 (3H, C—H3) )
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 404.1, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000104
Figure 2022018485000104

(合成例4A-1)RBisN-5の合成
合成例4-1のBisN-2を合成例4Aで得られたBisN-5に変更したこと以外は合成例4-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-5)を32.1g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3452、Mw:4802、Mw/Mn:1.39であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(12H,Ph-H)、6.7~6.9(1H,C-H)、1.9(3H,C-H3)
(Synthesis Example 4A-1) Synthesis of RBisN-5 The following formula is the same as that of Synthesis Example 4-1 except that BisN-2 of Synthesis Example 4-1 is changed to BisN-5 obtained in Synthesis Example 4A. 32.1 g of the target resin (RBisN-5) having the structure represented by is obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 3452, Mw: 4802, Mw / Mn: 1.39.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.3 to 9.7 (2H, OH), 7.2 to 8.5 (12H, Ph-H), 6.7 to 6.9 (1H, CH), 1 .9 (3H, C-H3)

Figure 2022018485000105
Figure 2022018485000105

(合成例4B)BisN-6の合成
合成例4の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を4-シクロヘキシルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.8g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、下記式で表される目的化合物(BisN-6)33.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O-H)、7.2~8.4(14H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)、2.5~2.6(6H,C6-H5)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の472.2であることが確認された。
(Synthesis Example 4B) Synthesis of BisN-6 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) 18.2 g (100 mmol) of Synthesis Example 4 was converted to 4-cyclohexylbenzaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) to 18.8 g (100 mmol). The same operation as in Synthesis Example 4 was carried out except for the changes, and 33.5 g of the target compound (BisN-6) represented by the following formula was obtained.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula. Moreover, it was confirmed that the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol was at the 1-position because the signals of the protons at the 3-position and the 4-position were doublets.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.7 (2H, O—H), 7.2 to 8.4 (14H, Ph—H), 6.6 (1H, CH), 2.5 to 2.6 (6H) , C6-H5)
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 472.2, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000106
Figure 2022018485000106

(合成例4B-1)RBisN-6の合成
合成例4-1のBisN-2を合成例4Bで得られたBisN-6に変更したこと以外は合成例4-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-6)を40.4g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3672、Mw:5080、Mw/Mn:1.38であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(12H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)、2.5~2.7(6H,C6-H5)
(Synthesis Example 4B-1) Synthesis of RBisN-6 The following formula is the same as that of Synthesis Example 4-1 except that BisN-2 of Synthesis Example 4-1 was changed to BisN-6 obtained in Synthesis Example 4B. 40.4 g of the target resin (RBisN-6) having the structure represented by is obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 3672, Mw: 5080, Mw / Mn: 1.38.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.3 to 9.7 (2H, OH), 7.2 to 8.5 (12H, Ph-H), 6.7 (1H, CH), 2.5 to 2 .7 (6H, C6-H5)

Figure 2022018485000107
Figure 2022018485000107

(合成例4C)BisN-7の合成
合成例4の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を2-ナフトアルデヒド(関東化学社製)g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、合成例4Cの芳香族ヒドロキシ化合物を合成した。当該芳香族ヒドロキシ化合物を用いたこと以外は合成例4-1と同様にして、下記式で表される目的樹脂(RBisN-7)33.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4174、Mw:5280、Mw/Mn:1.26であった。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.6(2H,O-H)、7.0~8.5(19H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)、2.5H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)
(Synthesis Example 4C) Synthesis of BisN-7 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) 18.2 g (100 mmol) of Synthesis Example 4 was changed to 2-naphthaldehyde (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) g (100 mmol). The same operation as in Synthesis Example 4 was carried out except for the above, and the aromatic hydroxy compound of Synthesis Example 4C was synthesized. 33.5 g of the target resin (RBisN-7) represented by the following formula was obtained in the same manner as in Synthesis Example 4-1 except that the aromatic hydroxy compound was used.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4174, Mw: 5280, Mw / Mn: 1.26.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula. Moreover, it was confirmed that the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol was at the 1-position because the signals of the protons at the 3-position and the 4-position were doublets.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.6 (2H, O-H), 7.0-8.5 (19H, Ph-H), 6.6 (1H, CH), 2.5H, Ph-H), 6.7 (1H, CH)

Figure 2022018485000108
Figure 2022018485000108

(合成例5) BiF-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積1Lの容器を準備した。この容器に、4,4-ビフェノール(東京化成社製試薬)150g(800mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)と、プロピレングリコールモノメチルエーテル300mLとを仕込み、p-トルエンスルホン酸(関東化学社製試薬)19.5g(105mmol)を加えて、反応液を調製した。この反応液を90℃で3時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和し、蒸留水100gを加えて反応生成物を析出させ、5℃まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BiF-1)25.8gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(22H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の536.2であることが確認された。
(Synthesis Example 5) Synthesis of BiF-1 A container having an internal volume of 1 L equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette was prepared. In this container, 150 g (800 mmol) of 4,4-biphenol (reagent manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.), 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.), and 300 mL of propylene glycol monomethyl ether are charged, and p-. A reaction solution was prepared by adding 19.5 g (105 mmol) of toluenesulfonic acid (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The reaction was carried out by stirring the reaction solution at 90 ° C. for 3 hours. Next, the reaction solution was neutralized with a 24% aqueous sodium hydroxide solution, 100 g of distilled water was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to 5 ° C., and then filtered and separated. The solid obtained by filtration was dried and then separated and purified by column chromatography to obtain 25.8 g of the target compound (BiF-1) represented by the following formula.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O—H), 6.8 to 7.8 (22H, Ph—H), 6.2 (1H, CH)
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 536.2, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000109
Figure 2022018485000109

(合成例5-1)RBiF-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BiF-1を55.0g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-1)34.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4532、Mw:5698、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(20H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)
(Synthesis Example 5-1) Synthesis of RBiF-1 55.0 g (105 mmol) of BiF-1 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl phthalate in a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. After charging, 100 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction solution was stirred at 100 ° C. for 6 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 34.3 g of the target resin (RBiF-1) having a structure represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4532, Mw: 5698, Mw / Mn: 1.26.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.4 to 9.7 (4H, OH), 6.8 to 8.1 (20H, Ph-H), 6.3 to 6.5 (1H, CH)

Figure 2022018485000110
Figure 2022018485000110

(合成例5A) BiF-3の合成
合成例5の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を4-トルイルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF-3)26.3gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(18H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)、1.8(3H,C-H3)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の474.5であることが確認された。
(Synthesis Example 5A) Synthesis of BiF-3 Synthesis Example 5 except that 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) of Synthesis Example 5 was changed to 4-toluylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.). In the same manner as above, 26.3 g of the target compound (BiF-3) represented by the following formula was obtained.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O—H), 6.8 to 7.8 (18H, Ph—H), 6.2 (1H, CH), 1.8 (3H, C—H3) )
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 474.5, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000111
Figure 2022018485000111

(合成例5A-1)RBiF-3の合成
合成例5-1のBiF-1を合成例5Aで得られたBiF-3に変更すること以外は合成例5-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-3)を31.2g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4232、Mw:5288、Mw/Mn:1.25であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(16H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)、1.8~1.9(3H,C-H3)
(Synthesis Example 5A-1) Synthesis of RBiF-3 The following formula is applied in the same manner as in Synthesis Example 5-1 except that BiF-1 of Synthesis Example 5-1 is changed to BiF-3 obtained in Synthesis Example 5A. 31.2 g of the target resin (RBiF-3) having the structure represented by is obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4232, Mw: 5288, Mw / Mn: 1.25.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.4 to 9.7 (4H, OH), 6.8 to 8.1 (16H, Ph-H), 6.3 to 6.5 (1H, CH), 1 8.8 to 1.9 (3H, C-H3)

Figure 2022018485000112
Figure 2022018485000112

(合成例5B) BiF-4の合成
合成例5の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を4-シクロヘキシルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF-4)32.1gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(18H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)、2.4~2.6(10H,C6H10)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の542.7であることが確認された。
(Synthesis Example 5B) Synthesis of BiF-4 Synthesis Example 5 except that 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) of Synthesis Example 5 was changed to 4-cyclohexylbenzaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.). In the same manner as above, 32.1 g of the target compound (BiF-4) represented by the following formula was obtained.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O—H), 6.8 to 7.8 (18H, Ph—H), 6.2 (1H, CH), 2.4 to 2.6 (10H) , C6H10)
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 542.7, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000113
Figure 2022018485000113

(合成例5B-1)RBiF-4の合成
合成例5-1のBiF-1を合成例5Bで得られたBiF-4に変更すること以外は合成例5-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-4)を29.5g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4431、Mw:5568、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(16H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)、2.4~2.9(10H,C6H10)
(Synthesis Example 5B-1) Synthesis of RBiF-4 The following formula is applied in the same manner as in Synthesis Example 5-1 except that BiF-1 of Synthesis Example 5-1 is changed to BiF-4 obtained in Synthesis Example 5B. 29.5 g of the target resin (RBiF-4) having the structure represented by is obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4431, Mw: 5568, Mw / Mn: 1.26.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.4 to 9.7 (4H, OH), 6.8 to 8.1 (16H, Ph-H), 6.3 to 6.5 (1H, CH), 2 .4 to 2.9 (10H, C6H10)

Figure 2022018485000114
Figure 2022018485000114

(合成例5C) BiF-5の合成
合成例5の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を2-ナフトアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF-5)33.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(21H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の510.6であることが確認された。
(Synthesis Example 5C) Synthesis of BiF-5 Synthesis Example 5 except that 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) of Synthesis Example 5 was changed to 2-naphthaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.). In the same manner as above, 33.5 g of the target compound (BiF-5) represented by the following formula was obtained.
The following peaks were found by 400 MHz- 1 1 H-NMR, and it was confirmed that the chemical structure had the following formula.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O—H), 6.8 to 7.8 (21H, Ph—H), 6.2 (1H, CH)
In addition, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight was 510.6, which corresponds to the following chemical structure.

Figure 2022018485000115
Figure 2022018485000115

(合成例5C-1)RBiF-5の合成
合成例5-1のBiF-1を合成例5Cで得られたBiF-5に変更すること以外は合成例5-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-4)を29.5g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4133、Mw:5462、Mw/Mn:1.32であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(19H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)
(Synthesis Example 5C-1) Synthesis of RBiF-5 The following formula is the same as that of Synthesis Example 5-1 except that BiF-1 of Synthesis Example 5-1 is changed to BiF-5 obtained in Synthesis Example 5C. 29.5 g of the target resin (RBiF-4) having the structure represented by is obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 4133, Mw: 5462, Mw / Mn: 1.32.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, and it was confirmed that the resin had the chemical structure of the following formula.
δ (ppm) 9.4 to 9.7 (4H, OH), 6.8 to 8.1 (19H, Ph-H), 6.3 to 6.5 (1H, CH)

Figure 2022018485000116
Figure 2022018485000116

(実施例5D) TriF-4の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積1000mLの容器を準備した。この容器に、4,4-ビフェノール(東京化成社製試薬)10g(53.7mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)98g(538mmol)と、プロピレングリコールモノメチルエーテル400mLとを仕込み、濃硫酸(96質量%、関東化学社製試薬)2.7g(26.9mmol)を加えて、反応液を調製した。この反応液を100℃で5時間撹拌して反応を行った。次に、反応液をイオン交換水2Lに投入し、反応生成物を析出させ、室温まで冷却した。その後水酸化ナトリウム水溶液(24質量%)49g(26.7mmol)を加えて中和し、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた後、酢酸ブチル400mLに溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液(5質量%)400mLで6回洗浄した。洗浄後の有機層にトルエン400mLを加えて撹拌したのち、100℃で減圧濃縮を行うことで析出した固形物をろ別回収した。得られた固形物を減圧乾燥することで、下記式で表される目的樹脂(TriF-4)72gを得た。
前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4523、Mw:5642、Mw/Mn:1.24であった。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出された。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.3~9.4(8.3H,O-H)、6.7~7.7(50.2H,Ph-H)、6.0~6.2(3.2H,C-H)
(Example 5D) Synthesis of TriF-4 A container having an internal volume of 1000 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette was prepared. In this container, 10 g (53.7 mmol) of 4,4-biphenol (reagent manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.), 98 g (538 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.), and 400 mL of propylene glycol monomethyl ether were charged. 2.7 g (26.9 mmol) of concentrated sulfuric acid (96% by mass, reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to prepare a reaction solution. The reaction was carried out by stirring this reaction solution at 100 ° C. for 5 hours. Next, the reaction solution was poured into 2 L of ion-exchanged water to precipitate the reaction product, and the mixture was cooled to room temperature. Then, 49 g (26.7 mmol) of an aqueous sodium hydroxide solution (24% by mass) was added to neutralize the mixture, and the mixture was filtered and separated. The solid obtained by filtration was dried, then dissolved in 400 mL of butyl acetate, and washed 6 times with 400 mL of an aqueous sodium carbonate solution (5% by mass). Toluene (400 mL) was added to the washed organic layer, and the mixture was stirred and then concentrated under reduced pressure at 100 ° C. to recover the precipitated solid by filtration. The obtained solid material was dried under reduced pressure to obtain 72 g of the target resin (TriF-4) represented by the following formula.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight by the above method, it was Mn: 4523, Mw: 5642, Mw / Mn: 1.24.
The following peaks were found by 400MHz- 1 1 H-NMR.
1 1 H-NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.3 to 9.4 (8.3H, OH), 6.7 to 7.7 (50.2H, Ph-H), 6.0 to 6.2 (3.2H, CH)

以上の1H-NMR及びLC-MSの結果から、実施例5で得られた目的樹脂が、下記式の化学構造を有する樹脂であることを確認した。 From the above 1 H-NMR and LC-MS results, it was confirmed that the target resin obtained in Example 5 was a resin having a chemical structure of the following formula.

Figure 2022018485000117
Figure 2022018485000117

(合成例6)DB-1の合成
(a)ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩の製造
メカニカル撹拌装置を備えた容量1Lの四つ口フラスコに、ジベンゾ[g,p]クリセン20g(0.06mol、HPLC純度:99.8%)と、95%硫酸(和光純薬工業株式会社製)200g(1.94mol)と、を仕込み、湯浴を用いて保温しながら内温80℃で2時間撹拌しながら反応させた。その結果、内容物は、均一な灰色粘調液体となった。
上記で得られた内容物が含まれたフラスコを氷浴で冷却しながら、蒸留水400gを添加した。尚、この添加の際には、発熱により内温が40℃を超えないように、測温しながら40℃以下の内温を維持しながら添加を行った。 次いで、上記蒸留水を添加したフラスコに、粉末状の水酸化カルシウム(和光純薬工業株式会社製)154.4g(2.08mol)を添加した。尚、この添加の際には、発熱により内温が45℃を超えないように、測温しながら45℃以下の内温を維持しながら添加を行った。この添加によって、硫酸カルシウムが白色固体として析出するとともに、内容物はスラリーとなった。また、その液性はアルカリ性であった。
上記で得られたスラリーをステンレス製ブフナーロートとNo.2ろ紙を用いた吸引ろ過を行って得られたろ液(淡黄色の液体)を回収した。更に、固形分残渣(主として硫酸カルシウム)を350gの蒸留水で洗浄し、その洗浄液も回収し、上記ろ液とともに上記濾液とともにロータリーエバポレーターを用いて減圧濃縮した。その結果、淡黄色粉状固体であるジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩を36.5g得た(収率82.7%)。ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩は、後述するヒドロキシジベンゾクリセンのLC/MS分析の結果から、98%が4置換ジベンゾクリセンスルホン酸塩であり、残部が3置換ジベンゾクリセンスルホン酸塩である混合物であると考えられる。
(b)ヒドロキシジベンゾクリセンの製造
ニッケル製の容積100mLである筒状容器に85%水酸化カリウム粒(和光純薬工業株式会社製)14.0g(0.212mol)を投入し、ホットプレート(400℃)上で熱溶融させた。続いて、上記で得られたジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩(混合物8)4.0g(0.0055mol)を添加した。この添加に際しては、ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩を、30分間でかけて上記のニッケル製筒状容器に投入するとともに、投入時にステンレス製さじで撹拌することによって反応を促した。更に、ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩の添加終了後30分間撹拌を継続した。その結果、赤褐色の粘調な液体が得られた。
上記で得られた赤褐色の粘調な液体(上記ニッケル製筒状容器の内容物)は、熱いうちにステンレス製の容積200mLカップに注ぎ入れて冷却固化した。続いて、このステンレス製カップに蒸留水40gを添加して固形物を水溶させて赤褐色のやや濁った液体を得た。
次いで、上記赤褐色の液体を、ガラス製の容積200mLビーカーに移し、マグネット式撹拌装置を用いて撹拌しながら、35%塩酸(和光純薬工業株式会社)を添加して褐色固体を含む内容物を得た。この添加に際しては、pHメーターでpH計測を行いながら内容物のpHがpH3となるまで添加を継続した。上記褐色固体は、中和時点で析出されるのが確認された。
その後、上記までに得られた内容物に、酢酸エチル(和光純薬工業株式会社)30gを添加しながら撹拌して上記褐色固体を溶解した。そして、得られた液体を静置して有機相と水相とに分離させた後、有機相を分取した。分取した有機層は、ガラス製ロートとNo.2ろ紙でろ過して不溶物を除去した後、ロータリーエバポレーターを用いて減圧濃縮し、褐色粉状固体1.6gを得た(収率73.9%)。上記操作で得られた褐色粉状固体をLC/MS分析に供した結果、褐色粉状固体は純度98%の4置換ヒドロキシジベンゾクリセンであった。
(Synthesis Example 6) Synthesis of DB-1 (a) Production of dibenzocrisen sulfonic acid calcium salt 20 g (0.06 mol, HPLC) of dibenzo [g, p] crisen in a 4-necked flask with a capacity of 1 L equipped with a mechanical stirrer. Purity: 99.8%) and 95% sulfuric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 200 g (1.94 mol) are charged, and the mixture is kept warm using a hot water bath while stirring at an internal temperature of 80 ° C. for 2 hours. It was reacted. As a result, the content became a uniform gray viscous liquid.
400 g of distilled water was added while cooling the flask containing the contents obtained above in an ice bath. At the time of this addition, the addition was carried out while maintaining the internal temperature of 40 ° C. or lower while measuring the temperature so that the internal temperature did not exceed 40 ° C. due to heat generation. Next, 154.4 g (2.08 mol) of powdered calcium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the flask to which the distilled water was added. At the time of this addition, the addition was carried out while maintaining the internal temperature of 45 ° C. or lower while measuring the temperature so that the internal temperature did not exceed 45 ° C. due to heat generation. By this addition, calcium sulfate was precipitated as a white solid, and the content became a slurry. Moreover, the liquid property was alkaline.
The slurry obtained above was mixed with a stainless steel Buchner funnel and No. 2 The filtrate (pale yellow liquid) obtained by suction filtration using filter paper was recovered. Further, the solid content residue (mainly calcium sulfate) was washed with 350 g of distilled water, and the washing liquid was also recovered and concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator together with the above filtrate and the above filtrate. As a result, 36.5 g of a calcium salt of dibenzochrysene sulfonic acid, which is a pale yellow powdery solid, was obtained (yield 82.7%). Based on the results of LC / MS analysis of hydroxydibenzochrycene, which will be described later, the calcium dibenzochrysen sulfonic acid salt is a mixture in which 98% is 4-substituted dibenzochrycene sulfonate and the balance is 3-substituted dibenzochrysen sulfonate. Conceivable.
(B) Production of hydroxydibenzochrysene 85% potassium hydroxide granules (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 14.0 g (0.212 mol) were placed in a cylindrical container made of nickel having a volume of 100 mL, and a hot plate (400) was placed. ° C) and heat-melted. Subsequently, 4.0 g (0.0055 mol) of the calcium salt (mixture 8) obtained above was added. At the time of this addition, the calcium salt of dibenzochrysene sulfonic acid was put into the above-mentioned nickel tubular container over 30 minutes, and the reaction was promoted by stirring with a stainless steel spoon at the time of putting. Further, stirring was continued for 30 minutes after the addition of the calcium salt of dibenzochrysene sulfonic acid was completed. As a result, a reddish brown viscous liquid was obtained.
The reddish brown viscous liquid obtained above (the contents of the nickel tubular container) was poured into a stainless steel volume 200 mL cup while hot and solidified by cooling. Subsequently, 40 g of distilled water was added to the stainless steel cup to dissolve the solid matter in water to obtain a reddish brown slightly turbid liquid.
Next, the reddish brown liquid is transferred to a glass volume 200 mL beaker, and 35% hydrochloric acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added while stirring using a magnetic stirrer to prepare the content containing a brown solid. Obtained. At the time of this addition, the addition was continued until the pH of the contents reached pH 3 while measuring the pH with a pH meter. It was confirmed that the brown solid was precipitated at the time of neutralization.
Then, 30 g of ethyl acetate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the contents obtained so far and stirred to dissolve the brown solid. Then, the obtained liquid was allowed to stand to be separated into an organic phase and an aqueous phase, and then the organic phase was separated. The separated organic layer was made of glass roth and No. 2 After filtering with a filter paper to remove insoluble matters, the mixture was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 1.6 g of a brown powdery solid (yield 73.9%). As a result of subjecting the brown powdery solid obtained by the above operation to LC / MS analysis, the brown powdery solid was 4-substituted hydroxydibenzochrysene having a purity of 98%.

Figure 2022018485000118
Figure 2022018485000118

(合成例6-1)RDB-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、DB-1を80.0gとフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、ヘプタン300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で示される群から表される構造を有する目的樹脂(RDB-1)64.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2512、Mw:3298、Mw/Mn:1.31であった。
(Synthesis Example 6-1) Synthesis of RDB-1 In a container having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette, 80.0 g of DB-1 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl phthalate are charged, and a solvent is added. As a result, 100 mL of 1-butanol was added, and the reaction solution was stirred at 100 ° C. for 6 hours to carry out the reaction. After cooling, the precipitate was filtered and the obtained crude was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature and then neutralized with sodium hydrogen carbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, 300 mL of heptane was added to precipitate the reaction product, the mixture was cooled to room temperature, and then filtered and separated. By drying the obtained solid substance, 64.5 g of the target resin (RDB-1) having a structure represented by the group represented by the following formula was obtained.
As a result of measuring the polystyrene-equivalent molecular weight of the obtained resin by the above method, it was Mn: 2512, Mw: 3298, Mw / Mn: 1.31.

Figure 2022018485000119
Figure 2022018485000119

(比較合成例1)
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積10Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、1,5-ジメチルナフタレン1.09kg(7mol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液2.1kg(ホルムアルデヒドとして28mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mLを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製試薬特級)1.8kgを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及び未反応の1,5-ジメチルナフタレンを減圧下で留去することにより、淡褐色固体のジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂1.25kgを得た。
(Comparative synthesis example 1)
A four-necked flask with an internal volume of 10 L, which was equipped with a Dimroth condenser, a thermometer, and a stirring blade, was prepared. In this four-necked flask, 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) and 2.1 kg of 40 mass% formalin aqueous solution (28 mol as formaldehyde, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) in a nitrogen stream. ) And 98% by mass sulfuric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) were charged and reacted for 7 hours under normal pressure while refluxing at 100 ° C. Then, 1.8 kg of ethylbenzene (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the reaction solution as a diluting solvent, and after standing, the aqueous phase of the lower phase was removed. Further, the mixture was neutralized and washed with water, and ethylbenzene and unreacted 1,5-dimethylnaphthalene were distilled off under reduced pressure to obtain 1.25 kg of a light brown solid dimethylnaphthalene formaldehyde resin.

続いて、ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた内容積0.5Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流下で、上記のようにして得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂100g(0.51mol)とパラトルエンスルホン酸0.05gとを仕込み、190℃まで昇温させて2時間加熱した後、攪拌した。その後さらに、1-ナフトール52.0g(0.36mol)を加え、さらに220℃まで昇温させて2時間反応させた。溶剤希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下で除去することにより、黒褐色固体の変性樹脂(CR-1)126.1gを得た。 Subsequently, a four-necked flask having an internal volume of 0.5 L equipped with a Dimroth condenser, a thermometer and a stirring blade was prepared. In this four-necked flask, 100 g (0.51 mol) of dimethylnaphthalene formaldehyde resin obtained as described above and 0.05 g of p-toluenesulfonic acid were charged under a nitrogen stream, and the temperature was raised to 190 ° C. 2 After heating for hours, the mixture was stirred. After that, 52.0 g (0.36 mol) of 1-naphthol was further added, the temperature was further raised to 220 ° C., and the reaction was carried out for 2 hours. After diluting the solvent, it was neutralized and washed with water, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 126.1 g of a dark brown solid modified resin (CR-1).

<レジスト下層膜の形成>
[実施例]
表1~2に示す組成となるように、前記合成例で得られた樹脂から各レジスト下層膜形成用組成物を調製し、シリコンウエハ基板上にスピンコート法により塗布した。その後、所定の酸素濃度雰囲気下において、ホットプレートに接触させない状態で60秒静置した後に、ホットプレート上で、200℃~300℃で60秒間の予備熱処理を実施し(表1~2に各条件を示す。)、基板上に平均厚み200nmのレジスト下層膜前駆体を形成した。その後、低酸素濃度雰囲気下(酸素濃度5.0%未満)にて、550~750℃で120秒間加熱処理(焼成)を行い(表1~2に各条件を示す。)、レジスト下層膜付き基板を得た。
<Formation of resist underlayer film>
[Example]
Compositions for forming each resist underlayer film were prepared from the resins obtained in the synthetic examples so as to have the compositions shown in Tables 1 and 2, and were applied onto a silicon wafer substrate by a spin coating method. Then, under a predetermined oxygen concentration atmosphere, the mixture was allowed to stand for 60 seconds without being in contact with the hot plate, and then a preliminary heat treatment was performed on the hot plate at 200 ° C. to 300 ° C. for 60 seconds (Tables 1 and 2 respectively). The conditions are shown.) A resist underlayer film precursor having an average thickness of 200 nm was formed on the substrate. Then, under a low oxygen concentration atmosphere (oxygen concentration less than 5.0%), heat treatment (baking) was performed at 550 to 750 ° C. for 120 seconds (each condition is shown in Tables 1 and 2), and a resist underlayer film was attached. Obtained a substrate.

[比較例]
同様に表3~4に示す組成となるように各レジスト下層膜形成用組成物を調製し、シリコンウエハ基板上にスピンコート法で塗布した。その後、所定の酸素濃度雰囲気下において、ホットプレートに接触させない状態で60秒静置した後に、ホットプレート上で、320~350℃で60秒間予備熱処理し、各酸素濃度条件にて、550~800℃で120秒間加熱処理(焼成)を行ったレジスト下層膜付き基板を得た。
[Comparison example]
Similarly, the compositions for forming each resist underlayer film were prepared so as to have the compositions shown in Tables 3 to 4, and were applied onto the silicon wafer substrate by the spin coating method. Then, in a predetermined oxygen concentration atmosphere, the mixture is allowed to stand for 60 seconds without being in contact with the hot plate, and then preheated on the hot plate at 320 to 350 ° C. for 60 seconds, and 550 to 800 under each oxygen concentration condition. A substrate with a resist underlayer film was obtained by heat-treating (baking) at ° C. for 120 seconds.

別途、耐熱性評価用に、各実施例及び比較例と同組成となるように調製したレジスト下層膜形成用組成物をスピンコート法でシリコンウエハ基板上に塗布後、予備熱処理を行わず、大気雰囲気下にて、400℃で60秒間加熱(焼成)を行い、耐熱性評価用のレジスト下層膜付き基板を得た。 Separately, for heat resistance evaluation, a resist underlayer film forming composition prepared so as to have the same composition as each Example and Comparative Example was applied onto a silicon wafer substrate by a spin coating method, and then preheat treatment was not performed and the atmosphere was not subjected to preheat treatment. The substrate was heated (baked) at 400 ° C. for 60 seconds in an atmosphere to obtain a substrate with a resist underlayer film for heat resistance evaluation.

有機溶媒およびノボラック樹脂については以下のものを用いた。
有機溶媒:シクロヘキサノン(CHN)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
ノボラック樹脂:群栄化学社製 PSM4357
The following were used as the organic solvent and the novolak resin.
Organic solvent: cyclohexanone (CHN), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
Novolac resin: PSM4357 manufactured by Gun Ei Chemical Industry Co., Ltd.

上記得られたレジスト下層膜付き基板について以下の手順で各種評価を行った。評価結果を焼成条件と併せて下記表1及び表2に示す。 Various evaluations were performed on the obtained substrate with a resist underlayer film according to the following procedure. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 below together with the firing conditions.

[耐熱性]
上記得られたレジスト下層膜付き基板について、干渉式膜厚計を用いて加熱(焼成)後膜厚を測定し、前述した耐熱性評価用のレジスト下層膜付き基板の膜厚に対しての膜厚減少率を算出した。耐熱性は、上記膜厚減少率が20%未満の場合は「A」(極めて良好)と、20%以上40%未満の場合は「B」(良好)と、40%以上の場合は「C」(不良)と評価した。
[Heat-resistant]
The film thickness of the obtained substrate with a resist underlayer film is measured after heating (baking) using an interferometry film thickness meter, and the film thickness is relative to the film thickness of the above-mentioned substrate with a resist underlayer film for heat resistance evaluation. The thickness reduction rate was calculated. The heat resistance is "A" (extremely good) when the film thickness reduction rate is less than 20%, "B" (good) when the film thickness reduction rate is 20% or more and less than 40%, and "C" when the film thickness reduction rate is 40% or more. "(Defective) was evaluated.

[エッチング耐性の評価]
エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。
まず、実施例で用いた樹脂に代えてノボラック(群栄化学社製 PSM4357)を用い、焼成条件として、予備熱処理を実施せず大気雰囲気下400℃で60秒間加熱(焼成)したこと以外は、実施例と同様の条件で、エッチング耐性評価用のノボラックの下層膜を作製した。そして、このノボラックの下層膜を対象として、下記の条件にて、エッチング試験を行い、そのときのエッチングレートを測定した。
[エッチング条件]
エッチング装置:サムコインターナショナル社製 RIE-10NR
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:5:5(sccm)
[Evaluation of etching resistance]
The etching resistance was evaluated by the following procedure.
First, novolak (PSM4357 manufactured by Gun Ei Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of the resin used in the examples, and the firing conditions were that the resin was heated (baked) at 400 ° C. for 60 seconds in an air atmosphere without performing preliminary heat treatment. Under the same conditions as in the examples, a novolak underlayer film for etching resistance evaluation was prepared. Then, an etching test was performed on the underlayer film of this novolak under the following conditions, and the etching rate at that time was measured.
[Etching conditions]
Etching device: RIE-10NR manufactured by SAMCO International Corporation
Output: 50W
Pressure: 20Pa
Time: 2min
Etching gas Ar gas flow rate: CF 4 gas flow rate: O 2 gas flow rate = 50: 5: 5 (sccm)

次に、実施例及び比較例の下層膜を対象として、上記エッチング試験を同様に行い、そのときのエッチングレートを測定した。
そして、エッチング耐性評価用のノボラックの下層膜で得られたエッチングレートを基準として、以下の評価基準でエッチング耐性を評価した。
[評価基準]
A:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、-10%未満
B:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、-10%~+5%
C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、+5%超
Next, the above etching test was carried out in the same manner for the lower layer films of Examples and Comparative Examples, and the etching rate at that time was measured.
Then, based on the etching rate obtained from the underlayer film of Novolac for evaluation of etching resistance, the etching resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
[Evaluation criteria]
A: Etching rate is less than -10% compared to Novolac underlayer B: Etching rate is -10% to + 5% compared to Novolac underlayer.
C: Etching rate is over + 5% compared to the underlayer film of Novolac

[炭素濃度]
有機元素分析により炭素濃度を測定した。
装置:CHNコーダーMT-6(ヤナコ分析工業(株)製)
[評価基準]
A:89.0質量%以上
B:89.0質量%未満
[Carbon concentration]
The carbon concentration was measured by organic elemental analysis.
Equipment: CHN coder MT-6 (manufactured by Yanaco Analytical Industry Co., Ltd.)
[Evaluation criteria]
A: 89.0% by mass or more B: less than 89.0% by mass

Figure 2022018485000120
Figure 2022018485000120

Figure 2022018485000121
Figure 2022018485000121

Figure 2022018485000122
Figure 2022018485000122

Figure 2022018485000123
Figure 2022018485000123

表1~2の結果から分かるように、実施例のレジスト下層膜形成方法によれば、予備熱処理工程にける加熱温度と加熱工程における酸素濃度及び加熱温度を所望とする範囲に調整することで、耐熱性及びエッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができた。これに対し、表3~4で示す比較例では、予備熱処理工程にける加熱温度と加熱工程における酸素濃度及び加熱温度のいずれかが所望とする範囲外となるため、エッチング耐性が不良となり、加熱工程後の炭素濃度も好ましい範囲を満たさないことがわかった。また、耐熱性が低下する傾向もみられた。 As can be seen from the results in Tables 1 and 2, according to the resist underlayer film forming method of the example, the heating temperature in the preliminary heat treatment step and the oxygen concentration and the heating temperature in the heating step are adjusted to desired ranges. It was possible to form a resist underlayer film having excellent heat resistance and etching resistance. On the other hand, in the comparative examples shown in Tables 3 to 4, since either the heating temperature in the preheat treatment step or the oxygen concentration or the heating temperature in the heating step is out of the desired range, the etching resistance becomes poor and the heating is performed. It was also found that the carbon concentration after the process did not meet the preferable range. There was also a tendency for the heat resistance to decrease.

本発明のレジスト下層膜の形成方法は、エッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができる。また、本発明のパターン形成方法は、上述のエッチング耐性に優れるレジスト下層膜を用いることにより、形状の良好なパターンを形成することができる。従って、これらはパターンのさらなる微細化が進む半導体デバイスの多層レジストプロセスを用いたパターン形成に好適に使用することができる。 The method for forming a resist underlayer film of the present invention can form a resist underlayer film having excellent etching resistance. Further, in the pattern forming method of the present invention, a pattern having a good shape can be formed by using the resist underlayer film having excellent etching resistance described above. Therefore, these can be suitably used for pattern formation using the multilayer resist process of the semiconductor device in which the pattern is further miniaturized.

Claims (24)

芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する工程と、
塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、
を含む、レジスト下層膜の形成方法。
A step of applying a composition containing a material for forming a resist underlayer film selected from the group consisting of an aromatic compound or a resin thereof onto a substrate, and a step of applying the composition.
A preheat treatment step of heating the applied composition at 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and
After the preheat treatment step, a heat treatment step of heating at a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 800 ° C. in an inert gas atmosphere having an oxygen concentration of less than 5%
A method for forming a resist underlayer film, including.
前記予備熱処理工程において、酸素濃度5%未満の不活性ガス雰囲気下で前記組成物を加熱する、請求項1に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 1, wherein in the preheat treatment step, the composition is heated in an atmosphere of an inert gas having an oxygen concentration of less than 5%. 前記芳香族化合物が、下記式(1A)で表される化合物である、及び/又は、前記樹脂が、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂である、請求項1又は2に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000124
(式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、Raは炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、Rbは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、mは各々独立して0~9の整数であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
Figure 2022018485000125
(式(2A)中、X、Ra、Rb、n及びpは、前記式(1A)において説明したものと同義であり、Rcは単結合又は炭素数1~40のアルキレン基であり、m2は各々独立して0~8の整数である。ここで、Rbのうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
The invention according to claim 1 or 2, wherein the aromatic compound is a compound represented by the following formula (1A), and / or the resin is a resin having a structure represented by the following formula (2A). Method of forming a resist underlayer film.
Figure 2022018485000124
(In the formula (1A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond or no cross-linking, R a is a 2n-valent group or a single bond having 1 to 40 carbon atoms, and R b is independent of each other. An alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent. An alkenyl group, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. m is an independently integer of 0 to 9, n is an integer of 1 to 4, and p is an independently of an integer of 0 to 2. where at least one of R b is a hydroxyl group and It is a group containing one selected from thiol groups, and not all m becomes 0 at the same time.)
Figure 2022018485000125
(In the formula (2A), X, R a , R b , n and p are synonymous with those described in the above formula (1A), and R c is a single bond or an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms. , M 2 are independently integers from 0 to 8. Here, at least one of R b is a group containing at least one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 2 are simultaneously. It will never be 0.)
前記樹脂が、式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を含む、請求項1又は2に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000126
(式(1B)中、Aはベンゼン環又は縮合環を表す。さらに、R0は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R0の少なくとも1つは水酸基であり、mは0~9の整数である。)
The resin is a polycyclic polyphenol resin having a repeating unit derived from an aromatic hydroxy compound represented by the formula (1B), and the repeating units are linked by a direct bond between the aromatic rings. The method for forming a resist underlayer film according to claim 1 or 2, which comprises a polyphenol resin.
Figure 2022018485000126
(In the formula (1B), A represents a benzene ring or a condensed ring. Further, R 0 independently has an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms and a substituent which may have a substituent. An aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may be present, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. It is an alkoxy group, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a group, where at least one of R 0 is a hydroxyl group and m is an integer of 0 to 9. .)
前記式(1A)で表される化合物が、下記式(1)で表される化合物である、請求項3に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000127
(式(1)中、X、m、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、R2は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 3, wherein the compound represented by the formula (1A) is a compound represented by the following formula (1).
Figure 2022018485000127
(In the formula (1), X, m, n and p are synonymous with those described in the above formula (1A), R 1 is synonymous with R a in the above formula (1A), and R 2 is independent of each other. An alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group. At least one of R 2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are zero at the same time.)
前記式(1)で表される化合物が、下記式(1-1)で表される化合物である、請求項5に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000128
(式(1-1)中、Zは酸素原子又は硫黄原子であり、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 5, wherein the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the following formula (1-1).
Figure 2022018485000128
(In the formula (1-1), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and R 1 , R 2 , m, p and n are synonymous with those described in the above formula (1). Here, R 2 is used. At least one of them is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m becomes 0 at the same time.)
前記式(1-1)で表される化合物が、下記式(1-2)で表される化合物である、請求項6に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000129
(式(1-2)中、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 6, wherein the compound represented by the formula (1-1) is a compound represented by the following formula (1-2).
Figure 2022018485000129
(In the formula (1-2), R 1 , R 2 , m, p and n are synonymous with those described in the above formula (1). Here, at least one of R 2 is a hydroxyl group or a thiol group. Yes, not all m's are 0 at the same time.)
前記式(1-2)で表される化合物が、下記式(1-3)で表される化合物である、請求項7に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000130
(式(1-3)中、R1、p及びnは、前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子又はチオール基であり、m4は、各々独立して0~8の整数であり、qは、各々独立して0~8の整数である。ここで、すべてのqが同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 7, wherein the compound represented by the formula (1-2) is a compound represented by the following formula (1-3).
Figure 2022018485000130
(In the formula (1-3), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (1), and R 4 is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms and the number of carbon atoms, respectively. It is an aryl group of 6 to 40, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom or a thiol group, and m 4 is independent of each other. It is an integer of 0 to 8, and q is an integer of 0 to 8 independently. Here, not all qs are 0 at the same time.)
前記式(1-3)で表される化合物が、下記式(1-4)で表される化合物である、請求項8に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000131
(式(1-4)中、R1、p及びnは上記式(1)で説明したものと同義であり、R4は上記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′は、各々独立して0~7の整数である。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 8, wherein the compound represented by the formula (1-3) is a compound represented by the following formula (1-4).
Figure 2022018485000131
(In the formula (1-4), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (1), and R 4 is synonymous with the one described in the above formula (1-3). 4 ′ is an integer of 0 to 7 independently.)
前記式(1-4)で表される化合物が、下記式(1-5)で表される化合物である、請求項9に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000132
(上記式(1-5)中、R1は前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は前記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′′は各々独立して、0~5の整数である。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 9, wherein the compound represented by the formula (1-4) is a compound represented by the following formula (1-5).
Figure 2022018485000132
(In the above formula (1-5), R 1 is synonymous with the one described in the above formula (1), and R 4 is synonymous with the one described in the above formula (1-3), m 4 ″. Are independently integers from 0 to 5.)
前記式(1A)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、請求項3に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000133
(式(3)中、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 3, wherein the compound represented by the formula (1A) is a compound represented by the following formula (3).
Figure 2022018485000133
(In the formula (3), R 1 is synonymous with R a in the formula (1A), n and p are synonymous with those described in the formula (1A), and R 5 and R 6 are independent of each other. It is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group, and m 5 is Each is an independently integer from 0 to 8, and m 6 is an independent integer from 0 to 9. where at least one selected from R 5 and R 6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group. It is a species, and not all m 5 and m 6 are 0 at the same time.)
前記式(3)で表される化合物が、下記式(3-1)で表される化合物である、請求項11に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000134
(式(3-1)中、R1、R5、R6及びnは、前記式(3)において説明したものと同義であり、m5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 11, wherein the compound represented by the formula (3) is a compound represented by the following formula (3-1).
Figure 2022018485000134
(In Eq. (3-1), R 1 , R 5 , R 6 and n are synonymous with those described in Eq. (3), and m 5'is an integer of 0 to 4 independently. , M 6'are independently integers from 0 to 5. where at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from hydroxyl and thiol groups, all m 5'and. m 6'cannot be 0 at the same time.)
前記式(3-1)で表される化合物が、下記式(3-2)で表される化合物である、請求項12に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000135
(式(3-2)中、R1は前記式(3)で説明したものと同義であり、R7及びR8は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m7及びm8は各々独立して0~7の整数である。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 12, wherein the compound represented by the formula (3-1) is a compound represented by the following formula (3-2).
Figure 2022018485000135
(In the formula (3-2), R 1 has the same meaning as that described in the above formula (3), and R 7 and R 8 are independently alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms and 6 to 40 carbon atoms, respectively. Aryl group, alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, halogen atom, thiol group or hydroxyl group, and m 7 and m 8 are independent of each other. It is an integer from 0 to 7.)
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2)で表される構造を有する樹脂である、請求項3に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000136
(式(2)中、X、R1、R2、n及びpは前記式(1)において説明したものと同義であり、R3は前記式(2A)におけるRcと同義であり、m2は前記式(2A)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 3, wherein the resin having the structure represented by the formula (2A) is a resin having the structure represented by the following formula (2).
Figure 2022018485000136
(In the formula (2), X, R 1 , R 2 , n and p are synonymous with those described in the above formula (1), R 3 is synonymous with R c in the above formula (2A), and m. 2 is synonymous with that described in the above formula (2A). Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 2 are not 0 at the same time. .)
前記式(2)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2-1)で表される構造を有する樹脂である、請求項14に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000137
(式(2-1)中、Zは前記式(1-1)で説明したものと同義であり、R1、R2、R3、m2、p及びnは前記式(2)において説明したものと同義であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0になることはない。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 14, wherein the resin having the structure represented by the formula (2) is a resin having the structure represented by the following formula (2-1).
Figure 2022018485000137
(In the formula (2-1), Z has the same meaning as that described in the above formula (1-1), and R 1 , R 2 , R 3 , m 2 , p and n are described in the above formula (2). Here, at least one of R 2 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 2 become 0 at the same time.)
前記式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されている、請求項14又は15に記載のレジスト下層膜の形成方法。 14 . The method for forming a resist underlayer film according to the above. 前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(4)で表される構造を有する樹脂である、請求項3に記載のレジスト下層膜の形成方法。
Figure 2022018485000138
(式(4)中、R1、p及びnは、上記式(2A)で説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。R3は前記式(2A)におけるRcと同義である。)
The method for forming a resist underlayer film according to claim 3, wherein the resin having the structure represented by the formula (2A) is a resin having the structure represented by the following formula (4).
Figure 2022018485000138
(In the formula (4), R 1 , p and n are synonymous with those described in the above formula (2A), and R 5 and R 6 are independently alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms and carbon atoms, respectively. It is an aryl group of 6 to 40, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group or a hydroxyl group, and m 5 is an independently integer of 0 to 8. m 6 is an independently integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and all m 5 and m 6 are selected. It does not become 0 at the same time. R 3 is synonymous with R c in the above equation (2A).)
前記式(4)で示される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されている、請求項17に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 17, wherein in the resin having the structure represented by the formula (4), R 3 is a single bond and the aromatic rings are directly bonded to each other by the R 3 . .. 前記RA又はR1が、RA-RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6~30のアリール基である、請求項3,5~18のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The RA or R 1 is a group represented by RA - RB, where the RA is a methine group, and the RB may have a substituent and has 6 carbon atoms. The method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 3 and 5 to 18, which is an aryl group of about 30. 前記式(1B)中のAが、縮合環である、請求項4に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 4, wherein A in the formula (1B) is a condensed ring. 前記樹脂が、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有する、請求項1~20のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 20, wherein the resin further has a modified portion derived from a crosslink-reactive compound. 前記架橋反応性のある化合物が、アルデヒド類又はケトン類である、請求項21に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 21, wherein the crosslinkable compound is an aldehyde or a ketone. 前記樹脂の重量平均分子量が1000~100000である、請求項1~22のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 22, wherein the resin has a weight average molecular weight of 1000 to 100,000. 請求項1~23のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法により、前記基板上に前記レジスト下層膜を形成する工程と、
珪素原子を含有する中間層形成用組成物を前記レジスト下層膜上に塗布し、ベークすることにより珪素含有中間層を形成する工程と、
前記珪素含有中間層上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、フルオロカーボンを含むガスを用いて前記珪素含有中間層をドライエッチングする工程と、
を含む、パターン形成方法。
A step of forming the resist underlayer film on the substrate by the method for forming the resist underlayer film according to any one of claims 1 to 23.
A step of applying a composition for forming an intermediate layer containing a silicon atom onto the resist underlayer film and baking the composition to form a silicon-containing intermediate layer.
The step of forming a resist film on the silicon-containing intermediate layer and
A step of forming a resist pattern by at least exposing and developing the resist film.
A step of dry etching the silicon-containing intermediate layer using a gas containing fluorocarbon using the resist pattern as a mask.
A pattern forming method including.
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